# Actes des 13eme Journées Scientifiques du GDR 3544
## Sciences du Bois

Eric Badel, Joseph Gril, Clément Boudaud, Mathilde Monachon, Franck Michaud

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Eric Badel, Joseph Gril, Clément Boudaud, Mathilde Monachon, Franck Michaud. Actes des 13eme Journées Scientifiques du GDR 3544 Sciences du Bois. 13eme Journées Scientifiques du GDR 3544 Sciences du Bois, pp.380, 2024, Sciences du Bois. hal-04818274v2

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Table des matières

<table><tr><td>Éditorial</td><td>3</td></tr><tr><td>Comités</td><td>4</td></tr><tr><td>Soutiens et sponsors</td><td>5</td></tr><tr><td>Programme des Journées</td><td>6</td></tr><tr><td>Groupes de travail</td><td>11</td></tr><tr><td>Visites</td><td>19</td></tr><tr><td>Sessions plénières</td><td>21</td></tr><tr><td>Posters / présentations flash- Session A</td><td>30</td></tr><tr><td>Posters / présentations flash- Session B</td><td>33</td></tr><tr><td>Posters / présentations flash- Session C</td><td>36</td></tr><tr><td>Liste des participants</td><td>371</td></tr><tr><td>Liste des participants « entreprises »</td><td>380</td></tr></table>
# Éditorial

Depuis sa première édition en 2012, cet événement est organisé tous les ans dans un nouveau campus, et est une opportunité pour ses participants de découvrir les différents sites nationaux de recherche en sciences du bois. En 2024, Nantes nous accueille en organisant cette 13ème édition des Journées Scientifique Annuelles du GDR 3544 Sciences du Bois.

Les sciences du bois sont pratiquées actuellement par une communauté très diverse par ses disciplines, thématiques et contextes institutionnels. Les objectifs du GDR 3544 Sciences du Bois sont de rassembler cette communauté autour de thèmes scientifiques transversaux, de proposer des actions de coordination en matière de pédagogie, de mettre en place des partages de ressources et d'établir des relations avec la communauté scientifique nationale, voire internationale francophone, et les acteurs professionnels.

L'objectif des journées scientifiques du GDR est de partager une culture commune. Cette manifestation s'est tenue les années précédentes à Montpellier (2012), Champs-sur-Marne (2013), Nancy (2014), Clermont-Ferrand (2015), Bordeaux (2016), Nantes (2017), Cluny (2018), Épinal (2019) et Grenoble (2020), Montpellier (2021), Nice (2022), Limoges (2023). A noter que les actes de toutes ces manifestations sont accessibles librement sous HAL. (https://hal.science/)

En 2024, cette manifestation a été organisée à Nantes au sein de l'ESB et en particulier par les chercheurs et enseignants-chercheurs du LIMBHA (Laboratoire Innovation Matériaux Bois HAbitat), dont les recherches s'orientent autour de deux axes : « l'économie circulaire » et « le confort du cadre bâti ». La participation à ces journées a été un record avec plus de **plus de 240 personnes** dont 18 participants étrangers et une trentaine d'industriels auxquels s'est rajoutée la présence exceptionnelle de 250 étudiants de l'ESB.

Le fil rouge de ces journées était le thème « De l'arbre au panneau, ou la circularité des flux matières bois ». Ces journées ont consisté en des exposés invités, de près de **80 présentations éclairs** introduisant autant de **posters**. Des réunions de **14 Groupes de Travail** à l'initiative des participants se sont déroulées ; dont certaines, comme « Panneau de Fibres », innovaient la formule pour la première fois. Des possibilités de découverte des activités des laboratoires du campus hôte et d'entreprises et lieux culturels locaux ont été organisées sur une après-midi, toujours sur le thème du bois, bien sûr ! Deux belles innovations pour cette édition 2024 :

i) l'organisation d'une session orientée vers les **industriels** dont plus d'une trentaine ont été invités à participer,

ii) l'organisation de plusieurs **Master Class filmées** par des ténors de notre communauté à destinations des nombreux étudiants venus les écouter. Ces interventions seront rendues disponibles à tous ; en particulier sur notre site web.

Le GDR 3544 « Sciences du Bois » remercie particulièrement le comité local d'organisation de l'ESB de Nantes qui a œuvré pour la réussite de cet évènement, les soutiens financiers institutionnels et privés, ainsi que l'ensemble des membres du comité scientifique qui ont pris le temps de relire les résumés des communications afin de garantir la qualité des textes que vous retrouverez dans ces actes.

Nous vous souhaitons une très excellente et instructive lecture !

Eric BADEL et Franck MICHAUD
# Comités

## Comité d'organisation local

* Clément BOUDAUD (Génie Civil), LIMBHA, ESB, Nantes

* Francesca LANATA (Génie Civil), LIMBHA, ESB,

* Franck MICHAUD (Composites et Matériaux bois), LIMBHA, ESB, Nantes

* Mathilde MONACHON (Chimie), LIMBHA, ESB,

* Romain WEIGEL (Resp. SHS/Gestion de projet), ESB, Nantes

## Comité scientifique

* Tancrède ALMERAS (Biomécanique), LMGC, CNRS, Montpellier

* Olivier ARNOULD (Mécanique), LMGC, Univ. Montpellier, Montpellier

* Eric BADEL (Hydraulique, Biomécanique), PIAF, INRAE, Clermont-Ferrand

* Loic BRANCHERIAU (Mécanique), BioWooEB, Cirad, Montpellier

* Kévin CANDELIER (Chimie), BioWooEB), Cirad, Montpellier

* Myriam CHAPLAIN (Mécanique), I2M, Univ. Bordeaux, Bordeaux

* Bertrand CHARRIER (Chimie, durabilité, composites), IPREM, Univ. Pau, Pau

* Bruno CLAIR (Biomécanique), LMGC, CNRS, Montpellier

* Thiery CONSTANT (Biomécanique), SILVA, INRAE, Nancy

* Guy COSTA (Physiologie), LABCIS, Univ. Limoges, Limoges

* Annabelle DEJARDIN (Biologie), BIOFORA, INRAE, Orléans

* Louis DENAUD (Mécanique, usinage), LaboMap, ENSAM, Cluny

* Jana DLOUHA (Biomécanique), SILVA, INRAE, Nancy

* Frédéric DUBOIS (Mécanique), GC2D, Univ. Limoges, Egletons

* Philippe GERARDIN (Chimie), LERMAB, Univ. Loraine, Nancy

* Joseph GRIL (Biomécanique), Institut Pascal, CNRS, Clermont Ferrand

* Patrick HEURET (Biologie), AMAP, CIRAD, Montpellier

* Bertrand MARCON (Mécanique), LABOMAP, ENSAM, Cluny

* Emmanuel MAURIN (Culture, Patrimoine), LRMH, Champ sur Marne

* Rostand MOUTOU PITTI (Génie Civil), Institut Pascal, UCA, Clermont Ferrand

* Anélie PETRISSANS (Chimie_Procédés), LERMAB, Univ. Lorraine, Nancy

* Gilles PILATE (Biologie), BIOFORA, INRAE, Orléans

* Vincent PLACET (Mécanique), FEMTO, Univ. Franche-Comté, Besançon

* Guillaume POT (Mécanique), LABOMAP, ENSAM, Cluny

* Romain REMOND (Transferts thermiques), LERMAB, Univ. Lorraine, Epinal

* Nicolas SAUVAT (Génie Civil), Institut Pascal, UCA, Clermont Ferrand

* Yannick SIEFFERT, (Génie Civil), 3SR, Univ. Grenoble, Grenoble

* Isabelle THERY-PARISOT (Anthracologie), CEPAM, CNRS, Nice

* Marie-France THEVENON (Chimie), BioWooEB, Montpellier

* Bernard THIBAUT (Biomécanique), LMGC, CNRS, Montpellier

* Evelyne TOUSSAINT (Mécanique), Institut Pascal, UCA, Clermont-Ferrand

* Marie-Christine TROUY (Anatomie), LERMAB, Univ. Lorraine, Epinal
Soutiens et sponsors

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Ecole Supérieure du Bois

AGENCE
UNIVERSITAIRE
DE LA FRANCOPHONIE

Agence Universitaire de la Francophonie

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Nantes Métropole

AgroParisTech

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AgroParisTech

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Ministère de la Culture

Ministère
culture

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INRAE

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CNRS

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Melinea Innovation

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Pôle de Compétitivité Xylofutur
# Programme des Journées

<table><thead><tr><th rowspan="2"></th><th colspan="2">MERCREDI 20/11</th><th colspan="2">JEUDI 21/11</th><th colspan="2">VENDREDI 22/11</th></tr><tr><th>Chercheur</th><th>Etudiant</th><th>Entreprise+Che Chercheur</th><th>Etudiant</th><th>Chercheur</th><th>Etudiant</th></tr></thead><tbody><tr><td>08:00</td><td colspan="2">Accueil</td><td rowspan="3">GT 2</td><td rowspan="3">Masterclass 2</td><td rowspan="3">GT 3</td><td rowspan="3"></td></tr><tr><td>08:30</td><td colspan="2">Ouverture journée</td></tr><tr><td>09:00</td><td colspan="2">Accueil</td></tr><tr><td>09:30</td><td rowspan="2">Plénière 1</td><td rowspan="2">Plénière à distance</td><td colspan="2">Flashtalk 2 (entreprises)</td><td rowspan="2">Plénière 3</td><td rowspan="2">énière à distanc</td></tr><tr><td>10:00</td><td colspan="2">Session posters 2 (entreprises)</td></tr><tr><td>10:30</td><td colspan="2">Plénière plateforme 20'</td><td colspan="2"></td><td></td><td></td></tr><tr><td>11:00</td><td colspan="2">Flashtalk 1</td><td colspan="2">Plénière entreprises</td><td>Bilan GT</td><td>Masterclass 4/5</td></tr><tr><td>11:30</td><td colspan="2">Session poster 1</td><td rowspan="2">Ateliers<br>entreprises</td><td rowspan="2">La Xylothèque<br>dans<br>l'évolution<br>Ateliers ESB</td><td rowspan="2">Masterclass 3 &amp;<br>se des prix &amp; cl</td><td rowspan="2">Masterclass 5 ?</td></tr><tr><td>12:00</td><td colspan="2">Repas 13h</td></tr><tr><td>12:30</td><td colspan="2"></td><td colspan="2">Repas 13h</td><td colspan="2">Buffet froid &amp; sandwichs</td></tr><tr><td>13:00</td><td colspan="2"></td><td rowspan="5">Visites entreprises</td><td rowspan="5">Libre</td><td rowspan="5"></td><td rowspan="5">Travail de<br>restitution</td></tr><tr><td>13:30</td><td colspan="2">Plénière 2</td></tr><tr><td>14:00</td><td colspan="2">Plénière à distance</td></tr><tr><td>14:30</td><td colspan="2">Flashtalk 2</td></tr><tr><td>15:00</td><td colspan="2">Session posters 2</td></tr><tr><td>15:30</td><td colspan="2"></td><td rowspan="4">GT 1</td><td rowspan="4">Masterclass 1</td><td rowspan="4"></td><td rowspan="4"></td></tr><tr><td>16:00</td><td colspan="2"></td></tr><tr><td>16:30</td><td colspan="2"></td></tr><tr><td>17:00</td><td colspan="2"></td></tr><tr><td>17:30</td><td colspan="2"></td><td colspan="2"></td><td colspan="2"></td></tr><tr><td>18:00</td><td colspan="2"></td><td colspan="2"></td><td colspan="2"></td></tr><tr><td>18:30</td><td colspan="2"></td><td colspan="2"></td><td colspan="2"></td></tr><tr><td>19:00</td><td colspan="2"></td><td colspan="2"></td><td colspan="2"></td></tr><tr><td>19:30</td><td colspan="2"></td><td colspan="2"></td><td colspan="2"></td></tr><tr><td>20:00</td><td colspan="2">Réunion du COPIL</td><td colspan="2">Gala</td><td colspan="2"></td></tr><tr><td>20:30</td><td colspan="2"></td><td colspan="2"></td><td colspan="2"></td></tr><tr><td>21:00</td><td colspan="2"></td><td colspan="2"></td><td colspan="2"></td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_10.png" /></figure>

## Mercredi 20 novembre

**08h00** Accueil

**08h30** Ouverture

08:30 – Eric BADEL

**09 :30 Session 1 Filière Forêt-Bois (chairman : Christine Deleuze, ONF)**

09:00 – Salomé FOURNIER

09:30 – Fleur LONGUETAUD

**10 :30 – Les plateformes des Sciences du Bois**

11:00 – Flashtalk A

12:00 – Session posters –A et pause Café

13:00-14:30 – Pause Déjeuner

**14 :30 Session 2 Construction Durable (chairman : Pierre Blanchet, Univ. Laval, Quebec)**

14 :30 Bertrand LARATTE

15:00 – Pierre-Antoine CORDY

15:30 – Flashtalks B

16:30 – Session posters –B

**17:30-19H00 – Groupes de Travail Session 1**

* GT FORMATION

* GT PANNEAUX DE FIBRES

* GT XYLOMAT

* GT IMAGERIE

* GT SAVOIRS ARTISANAUX

17:30-18H30 – Masterclass 1 (programme étudiants)

**19h00** Réunion COmité de PIlotage
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Jeudi 21 novembre

**8:00-9 :30 – Groupes de Travail Session 2**

* GT CONTROLE NON DESTRUCTIF

* GT USINAGE

* GT RUPTURE

* GT NIRS

* GT ECOLOGIE DU BOIS

**8:30-9H30 – Masterclass 2 (programme étudiants)**

**9:30 – Flashtalks C**

**10:00 – Session posters –C**

**11 :00 Session « Recherche Entreprises » (Chairman : Clément BOUDAUD, ESB)**

**11 :00-13 :00 : Masterclass 3 et 4 (programme étudiants)**

**11 :00 Xylofutur (Apolline Oswald), Ademe (Macia Vidal), FCBA (Maud Chemin), Gascogne (Laurent Castet)**

**11:30-13:00 : Atelier Recherche / Entreprise**

**11H30-13H00 : La xylothèque dans l'évolution (Paul Corbineau) suivie des Ateliers ESB**

**13:00-14:00 –Pause Déjeuner**

**14:00 Visites d'entreprises et sites culturels autour du bois**

VISITE 1 : Piveteau

VISITE 2 : Beneteau

VISITE 3 : Atelier Perrault

VISITE 4 : Foret du Gavre

VISITE 5 : Découverte de Nantes par les arbres

VISITE 6 : Visite de l'île de Nantes autour de la filière bois

VISITE 7 : Ateliers ESB

VISITE 8 : Macoretz

**19h30 Diner de gala –**
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Vendredi 22 novembre

**8:30-9 :30 – Groupes de Travail Session 3**

* GT XYLOGENESE

* GT PATRIMOINE

* GT CONSTRUCTION

* GT ANALYSE DE CYCLE DE VIE

**9:30 Session 3 Valorisation, fin de vie (chairman : Mark Irle)**

09:30 – Conférences plénières

* Arnaud BESSERER (Lermab)

* Flore LEBRETON (ESB)

10:30 PAUSE CAFÉ

**11:00 Bilan Groupes de Travail**

11:00-13:00 *Master class (programme « étudiants »)*

**12:00** **Remise des Prix** « Meilleurs Posters »

**12:45** **Clôture** des journées Scientifiques du GDR 3544

**13:00** **Buffet Froid / Sandwichs**

**14:00** **Fin**
# Programme des MasterClass

## MasterClass 1

**Mercredi 20 Novembre 17H30**

Joseph GRIL - Bernard THIBAUT

Mécanique - Diversité des comportements Essences de bois - Caractéristiques, Spécificités, Opportunités

## MasterClass 2

**Jeudi 21 Novembre 8H30**

Meriem FOURNIER - Tancrède ALMEIRAS

Variabilité - Origine et Observations (de l'arbre aux produits)

## MasterClass 3

**Jeudi 21 Novembre 11H00**

JL COUREAU - I. BREMAUD

Sciences du bois et artisanat

REX La recherche au service de la reconstruction de Notre Dame

## MasterClass 4

**Vendredi 22 Novembre 11H00**

MF THEVENON - A. BESSERER

Durabilité
# Groupes de travail

## Mercredi 20 Novembre 17H30 -19H00

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### Xylomat

**Animation :**

Bertrand Charrier, [bertrand.charrier@univ-pau.fr](mailto:bertrand.charrier@univ-pau.fr)

Xylomat est un réseau national dont l'objectif est de développer la dimension environnementale des composites et panneaux à base de bois. Ce réseau est une des six plateformes de l'Equipex Xyloforest (www.xyloforest.org) qui s'est structurée de 2011 à 2021. Xylomat s'est développé autour de compétences pluridisciplinaires (chimistes, biologistes, physiciens, mécaniciens, spécialistes d'usinage et de génie des procédés) réparties sur l'ensemble de l'hexagone au sein d'établissements universitaires, écoles d'ingénieurs, entreprises et centres de recherche. Au total ce sont dix partenaires qui composent le réseau : trois universités (Bordeaux, Lorraine et Pau et Pays de l'Adour), 3 écoles d'ingénieur (ESB, ENSTIB et Arts et métiers Paris Tech), un centre technique (FCBA), un centre de recherche (CIRAD) et deux structures de transfert de technologie (CANOE et RESCOLL).

La réunion organisée durant le GDR a pour objectif de faire le point sur les actions menées dans le cadre du réseau et de présenter les projets en cours dont Xylomat 2.

Ordre du jour du GT Xylomat / Mercredi 20 novembre 2024, 17h30

1. Présentation synthétique du réseau Xylomat
Historique et présentation des activités des membres du réseau.

2. Perspective de développement
Présentation du projet Xylomat 2 (2022-2024) sur le site Agrolandes (Haut Mauco, près de Mont de Marsan)

Discussions sur les possibilités de monter des projets de recherche et développement collaboratifs

3. Debat sur la recherche partenariale et la démarche entrepreneuriale

<https://www6.inrae.fr/gdr-sciences-du-bois/Groupes-de-travail/Xylomat>
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## Formation

### Animation :

Marie-France Thévenon, [marie-france.thevenon@cirad.fr](mailto:marie-france.thevenon@cirad.fr)

Bruno Clair, [bruno.clair@cnrs.fr](mailto:bruno.clair@cnrs.fr)

Dans le cadre du GT Formation, trois (3) étudiants de 1ère année du Master Sciences du Bois, Université de Montpellier, présenteront

la préparation de leur "Science Camp" (Les Savanturiers, Ecole de la Recherche) sur le thème de la "diversité Forêt-Bois", lequel aura lieu à l'Université de Montpellier.

Nous pourrons échanger sur cette initiative, laquelle est partie intégrante de leurs apprentissages (il s'agit ici d'une étude de cas du Masters Sciences du Bois).

Au delà de ceci, nous pourrons nous interroger sur la perception de la filière Forêt-Bois par le "grand public" ainsi que l'appétence pour les Sciences du bois et l'attractivité de ses filières d'apprentissage.

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## Produits techniques bois et hybrides hautes performance (panneaux de fibres)

### Animation :

Guillaume Pot, [guillaume.pot@ensam.eu](mailto:guillaume.pot@ensam.eu)

Vincent Placet, [vincent.placet@univ-fcomte.fr](mailto:vincent.placet@univ-fcomte.fr)

Les matériaux traités par ce groupe de travail (GT) sont des composites multicouches intégrant du bois sous diverses formes (sciages, placages, lamelles...) et états (bruts, modifiés, imprégnés...) et d'autres matériaux tels que des composites à renforts continus (constitués de fibres synthétiques ou végétales) ou des matériaux d'âme (mousses, nids d'abeille...). Les principaux secteurs d'application de ces matériaux sont la construction et le transport ainsi que tous les secteurs applicatifs nécessitant des performances mécaniques élevées (rigidité, résistance, tenue au fluage, en fatigue, au choc, durabilité...) et d'autres fonctions avancées (tenue au feu, isolation thermique et/ou acoustique, amortissement vibratoire...). Dans la transition écologique, ces familles de matériaux suscitent un vif intérêt, tant pour la recherche que pour des applications industrielles, au sein de diverses communautés (bois, composites, milieux fibreux...) et secteurs industriels (bâtiment, génie-civil, transports, ameublement, loisirs...).

Les objectifs de ce groupe de travail sont les suivants :

- Recenser les actions et projets en cours à l'échelle nationale sur cette famille de matériaux.

- Identifier les domaines d'expertise et les verrous scientifiques et technologiques des différents acteurs, issus de diverses communautés.

- Evaluer la complémentarité des acteurs et la pertinence de la mise en place d'actions fédératives et structurantes.

- Partager les connaissances : (i) sur les fibres qu'elles proviennent du bois (xylème), ou des différents tissus des plantes annuelles ainsi que leurs moyens de caractérisation et de modélisation, (ii) sur les matériaux stratifiés et sandwichs, leur moyen de production, la modélisation de leur comportement mécanique, les techniques d'optimisation de
stratification, la prise en compte de la variabilité dans les outils de dimensionnement et les démarches éventuelles en cours auprès des instances de normalisation pour l'utilisation de ces matériaux dans ces secteurs industriels.

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## Imagerie

### Animation

Evelyne Toussaint, evelyne.toussaint@uca.fr

Guy Costa, guy.costa@unilim.fr

Les objectifs de ce groupe de travail sont de (i) faire le point sur les techniques d'imagerie appliquées au bois, sur les compétences techniques et analytiques des membres du GT, (ii) organiser des journées d'échanges, (iii) partager des ressources via les réseaux existants, pour favoriser les échanges interdisciplinaires entre les laboratoires partenaires du GDR.

Plus d'informations :

https://www6.inrae.fr/gdr-sciences-du-bois/Groupes-de-travail/Bois-et-Imagerie

<figure><img src="image_17.png" /></figure>

## Savoirs artisanaux

### Animation

Iris Brémaud, iris.bremaud@umontpellier.fr

Ce groupe de travail est centré sur les travaux et initiatives à l'interface entre recherche académique et artisanats du bois. Lors des journées du GDR, le GT est ouvert à toutes personnes intéressées par les diverses dimensions des artisanats du bois et des bois d'artisanats. Plus spécifiquement, en termes de recherches, nous nous intéressons en priorité à des démarches interdisciplinaires et inter-métiers, notamment celles qui relient des approches de sciences humaines et sociales et études de la biodiversité et/ou des propriétés des bois, et celles menées dans un esprit d'échanges entre « chercheurs-artsans » et « artisans-chercheurs ».

Pour l'édition 2024 des Journées du GDR Bois, cette réunion de GT comportera de courtes présentations interdisciplinaires, un point des manifestations sur le thème des artisanats du bois, et une discussion/débat. Parmi les thèmes (non-exclusifs) de discussions : les apports réciproques (ou similitudes) de la recherche et de la pratique artisanale dans la construction de connaissances ; la réappropriation des métiers, des techniques et des savoirs ; le lien entre diversité des espèces et diversité des usages et pratiques.

https://gdr-sciences-du-bois.hub.inrae.fr/groupes-de-travail
Jeudi 21 Novembre 8H00 -9H30

<figure><img src="image_18.png" /></figure>

Contrôle et Evaluation Non Destructive

Animation :

Marianne Perrin, marianne.perrin@iut-tarbes.fr

Loïc Brancheriau, loic分支eriau@cirad.fr

Après 2016, 2017 et 2018, le GT Contrôle et Evaluation Non Destructifs se réunira à nouveau
le jeudi 21 novembre de 8h à 9h30. L'objectif du GT est d'avoir une vision large des différentes
méthodes de contrôle non destructif appliquées à l'identification d'endommagements, à
l'évaluation des propriétés du matériau ou encore au suivi de la santé structurale. La session de
travail sera découpée en trois parties. La première partie sera consacrée à la mise à jour des
informations du groupe sur le site internet du GDR (10 minutes). La seconde partie fera l'objet
de 3 présentations scientifiques (10 minutes de présentation et 10 minutes d'échanges). Enfin,
dans un troisième temps, nous évoquerons les projets communs autour du Contrôle Non
Destructif qui pourraient être envisagés.

Plus d'informations :

https://gdr-sciences-du-bois.hub.inrae.fr/groupes-de-travail/controle-et-evaluation-non-destructive

<figure><img src="image_19.png" /></figure>

Rupture

Animation :

Rostand Moutou Pitti, rostand.moutou_pitti@uca.fr

Myriam Chaplain, myriam.chaplain@u-bordeaux.fr

Frédéric Dubois, frederic.dubois@unilim.fr

L'objectif de ce groupe de travail est de recenser les travaux liés à la rupture du bois couplée
aux comportements thermo-hydro-mécaniques afin d'initier des collaborations et les projets
recherches communs entre les laboratoires partenaires du GDR. Ce groupe de travail porte
également des projets (par exemple action COST sur la Rupture, projets Européens et ANR
...).

Plus d'informations :

https://www6.inrae.fr/gdr-sciences-du-bois/Groupes-de-travail/Rupture-Bois

<figure><img src="image_20.png" /></figure>

Usinage bois

Animation :

Florent Eyma <florent.eyma@iut-tarbes.fr>

Louis Denaud <Louis.DENAUD@ensam.eu>

Les objectifs de ce groupe de travail sont de coordonner les efforts de recherche des équipes
francophones impliquées dans l'usinage du bois en créant des synergies et des approches
complémentaires sur des verrous scientifiques. Il s'agira également de mutualiser les plateaux
techniques et de favoriser la mobilité des doctorants pour leur permettre de profiter des
compétences et des moyens des différentes équipes. Enfin, l'objectif de ce GT est également
d'organiser des colloques/séminaires, et d'assurer la diffusion des résultats de recherche liés à
l'usinage du bois, en permettant notamment aux étudiants de présenter leurs travaux dans un
cadre ouvert et de bon niveau scientifique. Le GT GUB 2024 sera l'occasion de présenter les derniers
travaux de recherche en matière d'usinage du bois et de ses dérivés sous la forme de présentations
scientifiques et d'échanges avec la communauté scientifique des sciences du bois. Un point sur
l'association GUB et notamment la participation de ses membres au prochain International Wood
Machining Seminar à Florence en Italie sera abordé

Plus d'informations :

https://www6.inrae.fr/gdr-sciences-du-bois/Groupes-de-travail/Usinage-Bois

<figure><img src="image_21.png" /></figure>

NIRS & Bois

Animation :

Gilles CHAIX, gilles.chaix@cirad.fr

Nassim BELMOKHTAR, nassim.belmokhtar@inrae.fr

L'objectif de ce groupe de travail Nirs&Bois est de réunir les équipes qui utilisent et développent des approches en spectroscopie proche infrarouge dans le domaine du bois. Il aura pour mission de : (1) recenser les activités et les expériences, (2) s'organiser et créer une communauté spécifique, (3) créer des espaces d'échange afin d'identifier les besoins et les verrous de la communauté pour y répondre, et enfin (4) s'organiser pour initier des collaborations et des projets de recherche communs entre les laboratoires partenaires du GDR. Ce groupe de travail se rapprochera d'autres communautés spécialisées comme ChemHouse, HélioSPIR et Nirs INRAE. Il pourra également être à l'initiative et porter des projets de recherche et développement (par exemple projets Européens et ANR...).

Au programme cette année :

- Une présentation du potentiel d'utilisation de la spectrométrie proche infrarouge dans l'analyse du bois, accompagnée d'une veille bibliographique et technologique.

- Une présentation d'un projet d'étude comparative du potentiel de la spectrométrie proche infrarouge classique et de l'imagerie hyperspectrale pour répondre à des question scientifiques liées au bois et aux arbres (INRAE Orléans, INRAE Nancy et CIRAD Montpellier).

- Un spectromètre proche infrarouge portable sans fil sera disponible pour réaliser des démonstration sur différents échantillons de bois.
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# Ecologie du Bois

## Animation :

- Yannick Sieffert <yannick.sieffert@3sr-grenoble.fr>

- David Rodrigues-Soares <soares.d@grenoble.archi.fr>

- Ivan Mazel <ivan.mazel@grenoble.archi.fr>

Le GT Écologie du bois sera organisé par la présentation de deux chercheurs travaillant dans le domaine de la construction.

Une première intervention sera faite par Géraldine Brun, doctorante au Département de conservation de l'Université de Gothembourg. Elle présentera une méthode d'application des principes d'architecture régénérative sur le cas du bardage bois. "Du nord de la Norvège à la France en passant par la Suède, la tradition du bardage bois a été étudiée dans le but d'inspirer l'architecture régénérative. Les résultats permettent de réévaluer les notions de durabilité du bois et de performance du bardage et d'entrevoir la possibilité d'une production locale."

Puis une deuxième intervention sera faite par David Rodrigues-Soares, Docteur, Architecte, Designer et agent de Grenoble-Alpes Métropole. Il présentera les conclusions de son travail de recherche sur le développement économique soutenable de la filière bois construction. "L'évolution des pratiques et des outils de récolte, de transformation ou de mise en œuvre du bois dans la construction, ont jusqu'à très récemment été en lien directe avec les savoir-faire et les ressources locales. Après des phases de mondialisation, d'industrialisation et de massification, ces liens se perdent peu à peu et à l'heure où les enjeux environnementaux s'imposent à la société, on constate les limites du modèle actuel. Afin de répondre à ces enjeux, des pratiques nouvelles ont été questionnées et les résultats démontrent qu'il est possible de développer des territoires de manière soutenables, tout en valorisant les ressources naturelles, humaines et matérielles locales.
## Vendredi 22 Novembre 8H30 -9H30

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### Xylogénèse

Animation :

Annabelle Dejardin, annabelle.dejardin@inrae.fr

Thierry Constant, thiery constant@inrae.fr

Le groupe de travail Xylogénèse est un point de rencontre et d'échanges autour du thème de la xylogénèse. Son objectif est de créer ou de renforcer les liens existants entre les différentes communautés partageant cette question au travers de différentes approches disciplinaires. Le GT a organisé avec succès de premières journées scientifiques en juin 2019 à Paris, Xylo2022 en juillet 2022 à Nancy et Xylo2024 à Orléans.

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### Patrimoine

Animation :

Delphine Jullien, delphine.jullien@umontpellier.fr

Jean-Luc Coureau, jean-luc.coureau@u-bordeaux.fr

Le GT patrimoine a pour objectif de sensibiliser les participants à la diversité des cas d'étude rencontrés en terme de patrimoine culturel, et d'ouvrir les discussions sur les thèmes abordés. Nous proposons pour cette séance de groupe de travail 6 courtes interventions autour des thématiques suivantes :

- Propriétés mécaniques des anciens matériaux biosourcés. Mark Irle, ESB Nantes

- Le monument historique de la halle de Villeréal. Sarah Bouhlel, Université de Bordeaux.

- Conservation de matériel archéologique : bois immergés. Nathalie Boizot, INRAE Val de Loire.

- Collage et assemblages : application sur des objets du patrimoine. Jean-Luc Coureau, Université de Bordeaux.

- Conservation des panneaux peints du patrimoine. Delphine Jullien, Université de Montpellier.
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## Bois de construction

Animation :

Nicolas Sauvat <nicolas.sauvat@uca.fr>

Cédric Montero cedric.montero@umontpellier.fr

L'ordre du jour du GT Construction de cette année est le suivant :

* point sur l'étude d'opportunité de création d'un GIS Construction menée depuis les dernières journées GDR

* présentation des actions et projet en cours à FCBA (Thomas Catterou)

* présentation des actions, projet en cours ou besoin pour IBC (à confirmer)

Plus d'informations :

https://www6.inrae.fr/gdr-sciences-du-bois/Groupes-de-travail/Construction

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## Analyse de Cycle de Vie

Animation :

Anne VENTURA, anne.ventura@univ-eiffel.fr

Mettre la méthode au service de scénarios de transition éclairés et non de réaliser des ACV de produits. Pour cela, la participation de chercheurs de multiples disciplines est importante (foresterie, l'écologie, les modèles de biomasse, la bioéconomie, propriétés des matériaux, conflits d'acteurs, ...). Le groupe est en création, et son contenu doit encore être défini par ses participants, notamment lors des prochaines journées du GDR de Nantes en 2024.

https://gdr-sciences-du-bois.hub.inrae.fr/groupes-de-travail
# Visites

## VISITE 1 : Piveteau - scierie

PIVETEAUBOIS est fabricant français de solutions bois pour la construction, l'aménagement extérieur et le bois énergie depuis 1948.

Son activité se décline de la sélection du bois en forêts à la transformation, en passant par la conception et la commercialisation de produits en bois.

Une visite proposée concerne le parc à grumes, la scierie et l'atelier de production du CLT

## VISITE 2 : Beneteau

Le groupe Beneteau est un groupe d'origine française actif dans l'industrie nautique. Il commercialise des bateaux de plaisance, à voile ou à moteur, monocoques ou catamarans.
Visite des deux principales ébénisteries du groupe BENETEAU.

## VISITE 3 : Atelier Perrault

Ateliers Perrault est une entreprise de menuiserie-ébénisterie, de charpente, de ferronnerie et de serrurerie d'art, fondée en 1760 et, aujourd'hui, spécialisée dans la restauration d'édifices patrimoniaux, la réalisation de créations traditionnelles et la reproduction d'ouvrages d'art du XIVe siècle au XXe siècle.

## VISITE 4 : Foret du Gavre

Visite assurée par un expert forestier qui choisira un thème.

## VISITE 5 : Découverte de Nantes par les arbres

Visite organisée par Paul Corbineau autour d'un ou deux lieux de Nantes en rapport avec les arbres

## VISITE 6 : Visite de l'île de Nantes autour de la filière bois

Visite de l'île de Nantes en commençant par le bâtiment B de Fibois et ensuite un tour permettant de voir les différents bâtiments utilisant du bois et parfois d'autres biosourcés de l'île de Nantes.

## VISITE 7 : Ateliers ESB

* Spectroscopie Proche Infrarouge et reconnaissance des essences

Principes et potentiel de la spectroscopie proche infrarouge pour l'identification des essences de bois.

Démonstration sur divers échantillons pour montrer l'intérêt de la méthode (rapidité, coût, facilité).

Animateurs: Tahaina Ramananantoandro & Tiavina Randriambinintsoa (ESSA, Madagascar)

* Bois et acoustique

Principe et application de l'acoustique pour le matériau bois.
Mise en pratique avec une application instrumentale: le xylophone.

Animateurs: Loïc Brancheriau (CIRAD, Montpellier) & Romain Viala (ITEMM, Le Mans)

* Robotique

Principe et potentiel de la robotique dans les Sciences du bois.

Démonstration d'une méthode d'organisation via programmation d'un robot.

Animatrice: Sana Baklouti (ESB, Nantes)

* Ateliers pratiques Sciences du bois

Etude des propriétés physico-chimiques et mécanique du matériau bois.

Mise en évidence des différences en fonction de l'essence ou de la teneur en humidité.

Animatrice: Mathilde Monachon (ESB, Nantes)

## VISITE 8 : Macoretz

Macoretz est une entreprise générale de bâtiment française fondée en 1986 à Saint-Père-en-Retz, en Loire-Atlantique. La société est une Société coopérative et participative. Macoretz est à l'origine un constructeur de maisons individuelles en brique ou en bois en tout corps d'état intégré. Elle réalise également des extensions et surélévations en ossature bois. L'entreprise est aussi agenceur (dressing, cuisine, salle de bain). Enfin, elle s'est diversifiée dans le logement collectif, en briques ou en bois, l'habitat groupé, le logement social, et plus récemment la rénovation énergétique globale
# Programme sessions plénières

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## Plénière 1– Filière forêt-bois (flux et évaluation environnementale). La ressource, état et devenir dans le contexte d'adaptation au changement Climatique ?

**Chairman : Dr. Christine DELEUZE (ONF)**

Directrice projet Stratégie Carbone de l'ONF depuis 2022.

**Introduction :** La forêt française : état et perspectives dans le contexte du changement climatique.

**Intervenantes :**

**Ing. Salome FOURNIER (ingénieure de recherche au pôle RDI ONF à Dole)**

**Pr. Mériem FOURNIER (Dir. UMR SILVA - INRAE à Champenoux)**

**Propos de la session :** Enjeux d'adaptation, importance du temps long, augmentation des crises, évolution des disponibilités, équilibre BOBIBE, diversité. Retour sur les sylvicultures des grandes essences et questions posées avec l'adaptation des peuplements, les mélanges d'essences, de structures, les nouvelles essences, quelle qualité pour demain ? Impact de la richesse exceptionnelle de la forêt française, fort diversifiée et riche de ses feuillus (on n'a à peu près que la Roumanie dans le même style en Europe) sur la valorisation matériau : construire des groupes cohérents pour mieux valoriser cette diversité.
# Session plénière 1

## Filière forêt-bois (flux et évaluation environnementale)

## La ressource, état et devenir dans le contexte d'adaptation au CC ?

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### Christine Deleuze (ONF, Maison Alfort)

Ingénieure Générale des Pont, des Eaux et des Forêts, après plusieurs années en R&D, Christine est depuis 2022 Directrice de projet Stratégie Carbone auprès du Directeur Adjoint de l'ONF. Après une thèse en modélisation forestière, elle a contribué à différents projets de modélisation aux échelles peuplement, forêt et ressource. Elle a piloté un projet ANR sur les évaluations dendrométriques de biomasse et carbone.

### La forêt française : état et perspectives dans le contexte du changement climatique

La forêt française a beaucoup d'atouts pour une société décarbonée en 2050 avec des challenges associés qui sont interrogés dans le contexte du changement climatique : alors que la SNBC2 s'appuyait à 65% sur la forêt et bois pour une neutralité carbone à 2050, le puits forestier s'effondre depuis 10 ans ; alors que la forêt est productrice d'un matériau renouvelable polyvalent qu'est le bois, avec beaucoup d'atouts pour remplacer des matériaux fossiles, la demande en biomasse explose pour remplacer les énergies fossiles, solides mais aussi gaz et biocarburants.

Cette introduction apportera des éléments de contexte sur le croisement des enjeux d'adaptation et d'atténuation pour la forêt française.
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## Salomé Fournier (RDI-ONF, Dole)

Chargée de Recherche et Développement au département Recherche, Innovation et développement de l'ONF à Dole depuis 2020, Salomé a obtenu en 2020 le double diplôme de l'École Nationale Supérieure des Technologies et Industries du Bois et de AgroParisTech, ainsi que le Master Agrosciences, environnement, territoires, paysage, forêt sur le parcours Bois Forêt Développement. Elle est référente sur les bilans carbone des itinéraires sylvicoles, intégrant le bilan des produits bois. Elle a publié un data paper dans les Annales se Sciences Foretières reprenant les valeurs carbone de la plupart des itinéraires sylvicoles de l'ONF.

## Construction de la qualité en forêt et rôle de la sylviculture

Les forestiers travaillent depuis des siècles pour orienter la croissance des peuplements vers du bois matériau de qualité, c'est tout l'héritage de Colbert et qui explique qu'en près de 200 ans, le volume sur pied moyen des forêts anciennes ait été multiplié par 4.5. Trouver l'équilibre entre l'arbre dans son individualité et l'écosystème dans lequel il évolue peut sembler relever de l'empirisme, mais loin de l'image d'Epinal, les sciences forestières s'inscrivent dans une longue tradition de rigueur scientifique et de multidisciplinarité, qui ont construit le concept de gestion durable des forêts.

Cet exposé éclairera comment les sylvicultures des grandes essences objectif sont réinterrogées dans le contexte du changement climatique (nouvelles essences, mélanges d'essences et de structures), alors que les nouveaux moyens de transformation permettent d'envisager une évolution des qualités attendues pour les produits de la gestion forestière. Comment transposer nos connaissances en sylviculture pour construire la qualité de demain ?
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# Plénière 2 – Vision Internationale de la Construction - Quel est l'avenir du Bois ?

## Chairman : Pr. Pierre BLANCHET (Université Laval, Québec)

Titulaire CIRCERB depuis 2013 (Chaire Industrielle de Recherche sur la Construction ÉcoResponsable en Bois) et titulaire de la chaire de recherche du Canada en bâtiments durables. Il est un spécialiste du développement de produit, et a développé un intérêt pour la construction en bois et la construction durable de façon très large, de la conception à l'usage des bâtiments. Le rôle des professionnels, l'impact du choix des matériaux, la performance multicritères des systèmes sont des exemples des thèmes qu'il traite. Il a publié 215 articles avec comité de lecture, détient 2 brevets et a reçu en le prix Synergie pour la collaboration avec les entreprises du Conseil de Recherche en Sciences Naturelles et Génie du Canada.

## Propos introductif, présentation des panélistes, animation de la discussion et intervenant

Intervenants :

### Pr. Bertrand LARATTE (Université Laval, Québec)

Après 6 années d'expérience dans le monde du conseil en écoconception, Bertrand Laratte s'est dirigé vers le monde de la recherche afin de mettre à profit ses connaissances industrielles à des fins de recherche. En 2010, il a eu l'opportunité de prendre un poste d'ingénieur de recherche au sein du Centre de Recherches et d'Études Interdisciplinaires sur le Développement Durable (CREIDD) à l'Université de Technologie de Troyes (UTT). Ce poste lui a permis de réaliser une thèse sur la thématique de l'Analyse de Cycle de Vie spatio-temporelle. En 2016, il est devenu enseignant-chercheur à Arts et Métiers Institute of Technology au sein du laboratoire "Institut de mécanique et d'ingénierie". Il continue d'approfondir les modèles de calcul d'ACV intégrant paramètres spatial et temporel, mais aussi de travailler sur de nouveaux modèles de calcul d'impacts environnementaux pour l'ACV. Depuis septembre 2024, il est professeur agrégé en génie environnemental au département des sciences du bois et de la forêt de la Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique de l'Université Laval.

### Pierre-Antoine CORDY (Directeur chez NEY & PARTNERS WOW – Timber engineering, Belgique))

Pierre-Antoine Cordy est ingénieur industriel en construction diplômé de l'ECAM de Bruxelles en 2009. Il commence sa carrière en tant qu'ingénieur de projet au sein de la société Woodlam, spécialisée dans la production, la conception et la pose de structure en bois lamellé-collé. Ensuite, il rejoint le groupe Jonckheere Wood pendant 4 ans durant lesquels il occupe plusieurs fonctions dont la création du bureau d'études interne pour les projets complexes en structure bois. Il intègre le bureau d'études Ney & Partners en 2013 en tant qu'associé pour la création d'une nouvelle entité entièrement dédiée aux études des structures en bois : « Ney &Partners WOW – Bureau d'études bois ». En 2014, il devient cogérant de Ney & Partners WOW. Il travaille sur différents projets et coordonne les nombreuses études d'exécution, dont le Greenbiz, le musée Frans Masereel, l'immeuble Meiboom (R+8), plusieurs écoles, des passerelles en bois. Il étudie actuellement des projets de grande envergure en construction bois ou mixte comme la restauration du bâtiment Pacheco, la restauration de la tour Brunfaut (R+21), le projet Montoyer (R+8), l'école La Brise ou encore la passerelle Tervuren.
**Propos de la session** : Session construite autour d'une série de questions traitées par les intervenants et animée par le président de séance. Approche prospective basée sur les expertises en présence. Échange final avec l'audience.

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## Plénière 3 – Valorisation en fin de vie – Boucler le flux matière !

**Chairman : Dr. Mark IRLE (ESB /§ FCBA)**

Directeur de Recherche à l'ESB depuis 2002 et coordinateur de la Recherche au sein du FCBA depuis septembre 2024. Membre fondateur et ancien président d'Innovawood.

* Fellow of the Institute of Materials, Minerals and Mining, U.K.

* Fellow of the International Academy of Wood Science (IAWS).

* Member of the Forest Products Society and Society of Wood Science and Technology.

## Propos introductif

**Intervenants :**

**Ing. Flore LEBRETON (doctorante ESB, projet Horizon Europe EcoReFibre)**

Spécialiste de la caractérisation et du recyclage des produits bois en fin de vie

**Dr. Arnaud BESSERER (Lermab, Univ. Lorraine)**

Maitre de conférences à l'Université de Lorraine, spécialiste de Matériau et procédés
Session plénière 3

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**Arnaud BESSERER** (LERMaB Nancy, Maitre de Conférences Université de Lorraine)

Arnaud Besserer a soutenu sa thèse de doctorat portant sur les mécanismes d'action des strigolactones sur les champignons endomycorhiziens à arbuscules au sein du Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales de l'Université Paul Sabatier de Toulouse en 2008. Après un post doctorat effectué dans l'industrie sur la même thématique en Allemagne, il poursuit par un second post doctorat en Belgique à Louvain la Neuve portant sur le trafic intracellulaire et les interactions protéiques régulant l'adressage membranaire plasmique et la fonctionnalité des aquaporines de Maïs. Depuis 2012 il est Maître de Conférences à l'Université de Lorraine (ENSTIB-LERMAB). Après avoir étudié les mécanismes de dégradation du bois par les champignons et les bactéries il travaille depuis 2020 sur la valorisation et le recyclage des co-produits et « déchets » bois dans une logique de valorisation cascade du matériau. Les approches combinent l'utilisation de procédés thermochimique (explosion à la vapeur) et bioprocédés (hydrolyse enzymatique, fermentation liquide et en milieu solide) afin de pouvoir dépolluer, déconstruire de manière ciblée et fonctionnaliser le bois pour l'utiliser dans différentes applications matériaux.

A new COST Action on the Management of Post-consumer Recovered Wood

BESSERER Arnaud
LERMAB, University of Lorraine, Nancy, France
[arnaud.besserer@univ-lorraine.fr](mailto:arnaud.besserer@univ-lorraine.fr)

Mots clefs : Post-consumer, recovered wood, environment, strategy, impact

Résumé de la communication

There has already been a COST Action the focused on recovered wood, which was E31-Management of Recovered Wood, that began in November 2002 and ended in May 2007. Much has changed, over the last 17 years, in terms of regulations, the volume of recovered wood collected, awareness of the need to recycle wood and the desire to create new products from recovered wood. As a result, the researchers involved in end-of-life wood product processing believe it is time to bring the various experts together via a new COST Action on recovered wood. A real change of the Circular Post-Consumer Wood for a Sustainable Bioeconomy (9R Wood Circles) COST Action from the previous COST Action is the emphasis on lower-impact environmental strategies, such as Reuse, Repair, Refurbish, Remake, and Repurpose (see Potting et al., 2016, for a description of these environmental strategies).
The COST Action will be designed to address the following challenges:

**Challenge 1:** European R&D community fragmentation – there is the need to develop an effective network of researchers with various expertise. The topic of recycling post-consumer wood is not only a question of wood technology but also of chemistry, economy, social sciences, law etc.

**Challenge 2:** Contamination and Quality – post-consumer wood often contains non-wood components such as glues, paints or coatings, plastic, paper, fabric, metal and stone which hamper the possibility of reusing it and raise environmental and health concerns. Therefore, additional decontamination, cleaning and sorting steps are needed before repurposing or recycling.

**Challenge 3:** Regulation issues – the EU waste regulations are complex and often different countries have different regulations which apply to post-consumer wood and to its possible exploitation routes. Policy recommendations are needed to advise regulations in the support of the circular use of wood.

**Challenge 4:** Technological challenges – the quality of wooden products obtained from post-consumer wood should be better understood in terms of mechanical performance and potential chemical and physical changes caused during first use.

**Challenge 5:** Supply chain issues – across Europe there is substantial variability in the development of supply chains for post-consumer wood, in some regions the lack of infrastructure can cause sub-optimal collection of the available resources.

**Challenge 6:** Economic feasibility of circular processes and business models in the wood sector – there is a need to identify the best paths to build a competitive advantage for circular wood products, considering the perceptions and behaviors of the consumers and industry perspective, to ensure wide dissemination of sustainable solutions.

**Challenge 7:** Standardisation challenges – most of the product and design standards in Europe for timber and laminated wood products are not compatible with re-used wood. It is necessary to adjust those standards and/or develop new standards to accommodate for the special challenges that reused wood presents.

**Challenge 8:** The market acceptability of products made from recovered wood – the quality of recovered wood is often lower than that of fresh wood, e.g. the presence of holes from fixings and discolorations. Are wood products that contain such defects likely to be accepted by the wider market? Is there a negative reaction to such products, can it be reversed by education?

Références

Potting, J., Hekkert, M., Worrell, E., Hanemaaijer, A., 2016. Circular Economy: Measuring innovation in the product chain (Policy Report No. 2544). PBL Netherlands Environmental Assessment Agency, The Hague.
Session plénière 3

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**Flore Lebreton** (Doctorante ESB, projet Horizon Europe EcoReFibre)
Ingénieure bois en troisième année de doctorat à l'ESB

**Combien de fois peut-on recycler des fibres de bois dans le contexte des panneaux de MDF ?**

LEBRETON Flore¹, IRLE Mark¹, BELLONCLE Christophe¹

¹Laboratoire Innovation Matériau Bois HAbitat (LIMBHA), École Supérieure du Bois (ESB)
[flore.lebreton@esb-campus.fr](mailto:flore.lebreton@esb-campus.fr)

**Mots clefs** : recyclage du bois ; déchets bois ; MDF ; résistance des fibres ; panneaux de fibres

**Résumé**

Les panneaux de fibres sont principalement constitués de fibres de bois vierges, issues d'un procédé de fragmentation du bois. Dans un contexte de raréfaction des ressources naturelles et d'émission de GES par les procédés de transformation, une accélération de la transition de l'industrie des panneaux vers une économie circulaire est indispensable. C'est pourquoi, le projet EcoReFibre dont font partie 10 partenaires industriels, a pour objectif de fabriquer des panneaux de fibres contenant jusqu'à 25% de fibres recyclées et d'évaluer l'impact de la substitution sur les propriétés de panneaux fabriqués sur des lignes de production industrielle (EcoReFibre consortium 2024).

EcoReFibre s'intéresse au recyclage des panneaux en fin de vie. Cependant, qu'en est-il des panneaux ayant déjà traversé un ou plusieurs cycles de recyclage ? Pour répondre à cette question, ma thèse s'intéresse à la recyclabilité de la fibre de bois ou, en d'autres termes pose cette nouvelle question : « une fibre de bois peut-elle être recyclée indéfiniment ? »

S'intéresser aux fibres unitaires permet de mieux comprendre l'impact du recyclage sur le produit fini et anticiper les problématiques futures. Il est ainsi nécessaire de mesurer les propriétés des fibres entre chaque cycle de recyclage pour évaluer leur qualité. Les tests sur les fibres de bois individuelles sont complexes du fait de leur courte longueur. Le défi est de comparer et d'observer l'évolution de la résistance mécanique des fibres durant les cycles de recyclage. La présentation décrira deux méthodes utilisées pour estimer les propriétés mécaniques des fibres de bois recyclées, que sont :

* La séparation et le test mécanique de fibres unitaires qui nécessite la mise en place d'un test de traction adapté

* La réalisation de feuilles de papier fabriquées à base des fibres recyclées et la représentativité de la mesure des propriétés mécaniques par rapport à la résistance des fibres unitaires.

**Références**

EcoReFibre consortium. 2024. 'Horizon Europe Project EcoReFibre Website'. Retrieved 19 September 2024 (https://ecorefibre.eu/).
Posters et présentations flashs

<table><thead><tr><th colspan="2">SESSION A</th><th colspan="2">Mercredi 20/11/2024</th></tr><tr><th>No</th><th>Titre</th><th>Auteurs*</th><th>Labos</th></tr></thead><tbody><tr><td>A01</td><td>How to measure the volume of a wine barrel ? From stereometry to the invention of the « épaleur », the rumble of the barrel volume measurement</td><td>GENTY Clement, VICARD Jean-Charles</td><td>LAMPA, HESAM Université</td></tr><tr><td>A02</td><td>Évaluation de la résistance aux trous du LVL de peuplier</td><td>Axel Peignon, Joël Serra, Arthur Cantarel, Eyma Florent, Bruno Castanie</td><td>Institut Clément Ader</td></tr><tr><td>A03</td><td>Evaluation de la propriété gélifiante de la chlorophorine, une biomolécule extraite des coproduits de bois d'Iroko (Milicia excelsa) du Gabon</td><td>Meyo Degboevi Henri, Mintsa Essono Morel</td><td>Ecole Nationale Supérieure de l'Enseignement Technique (GA)</td></tr><tr><td>A04</td><td>Détermination du métabolisme photosynthétique de Conocarpus lancifolius par analyse du δ<sup>13</sup>C</td><td>BIANZEUBE Tikri, DOUGABKA Dao, GERARD Jean</td><td>ANNULE</td></tr><tr><td>A05</td><td>Analyse probabiliste du comportement élastique de deux essences de bois tropicaux : Influence de la température</td><td>Loic Chrislin Nguedjio, Annabelle Mezatio, Frédéric Dubois, Rostand Moutou Pitti, Benoit Blaysat, Pierre Kisito Talla, Nicolas Sauvat, Joseph Gril</td><td>I. Pascal</td></tr><tr><td>A06</td><td>Enhancing wood performance using citric acid and whey ultrafiltration permeate: A promising approach</td><td>Keralta Assira, Chaabene Sahar, Winninger Jérémy, Chamberland Julien, Landry Véronic</td><td>Université Laval, Quebec</td></tr><tr><td>A07</td><td>Grasping the craft of cladding facades with wood: alder as a case study</td><td>BRUN Geraldine, ALMEVIK Gunnar, JOHANSSON Karin, BJÖRLING Nils</td><td>Univ. Gothenburg (D)</td></tr><tr><td>A08</td><td>Mise au point de formulations biosourcées innovantes à base de polyuréthanes sans isocyanate comme produit de traitement du bois</td><td>VINCHELIN Pierre, GERARDIN Philippe, FREDON Emmanuel</td><td>Lermab</td></tr><tr><td>A09</td><td>Modulation des contraintes mécaniques subies par le cambium et conséquences sur la morphogenèse cellulaire</td><td>GOURICHON Lucie, BADEL Eric, CLAIR Bruno</td><td>PIAF / LMGC</td></tr><tr><td>A10</td><td>DynaTimberEyes – Développement de jumeaux numériques de bâtiments bois sur la base de mesures par caméras</td><td>DION Jean-Luc, CUMUNEL Gwendal, CATTEROU Thomas, LO FEUDO Stefania, HAN Yunhyeok, GOMEZ Dalmer, KORDYLAS Layla</td><td>FCBA</td></tr><tr><td>A11</td><td>Non-destructive measurement of orthotropic elastic properties of wood samples by their modal impulse response</td><td>Al FAY Alaa, ARNOULD Olivier, CORN Stéphane, LANGBOUR Patrick, JULLIEN Delphine</td><td>LMGC</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th colspan="2">SESSION A</th><th colspan="2">Mercredi 20/11/2024</th></tr><tr><th>No</th><th>Titre</th><th>Auteurs*</th><th>Labos</th></tr></thead><tbody><tr><td>A12</td><td>Renewable energy evaluation of recycled wood through thermochemical conversion pathway and artificial intelligence optimization: physicochemical, thermodegradation, and flammability behaviours</td><td>RIA Aniza, ANELIE Petrissans, MATHIEU Petrissans, WEI-HSIN Chen, CHRISTIAN J. A. Herrera, RAFAEL Quirino</td><td>Lermab</td></tr><tr><td>A13</td><td>Tronçonnage du bois de chêne basé sur la mesure de l'orientation des fibres pour garantir la résistance des aboutages</td><td>SOH MBOU Delin, POT Guillaume, VIGUIER Joffrey, MARCON Bertrand, MILHE Louis, CHASTAGNIER Thibault, LOUVET Thibaut, LANVIN Jean-Denis, REULING Didier</td><td>Labomap</td></tr><tr><td>A14</td><td>Bio-inspired wooden actuators: bilayer structures</td><td>ARNOULD Vincent, CHEN Shuoye, MATSUO-UEDA Miyuki, JOSEPH Gril, JAAFARI Chaimaa</td><td>I. Pascal</td></tr><tr><td>A15</td><td>Caractérisation élastique complète d'un petit échantillon de bois par interférométrie laser</td><td>LAGARDE Hélène, ROY Philippe, BELLONCLE Christophe, BLANCHARD Philippe</td><td>IES</td></tr><tr><td>A16</td><td>Coefficients of friction between dowel-type fasteners and wood in timber connections</td><td>REMOND Valentine, HO Ai Phien, SEIM Werner, MOUTOU PITTI Rostand</td><td>I. Pascal</td></tr><tr><td>A17</td><td>Effet du vieillissement sur la tenue mécanique des joints du bois lamellé-collé</td><td>Guilhem Greffier, Luis Espinosa, Marianne Perrin, Eyma Florent</td><td>I. C. Ader</td></tr><tr><td>A18</td><td>Etude de la durabilité hygromécanique de panneaux isolants sous conditions tropicales par techniques de mesure de champs</td><td>MAHAMAT SALEH Atteib, DUPRE Jean-Christophe, BOSSU Julie, DOUMALIN Pascal</td><td>PPRIME</td></tr><tr><td>A19</td><td>Influence de la masse volumique sur le comportement avec l'eau de 50 essences de bois tropicaux Africains</td><td>Marlain Stevy MIKALA MOUENDOU ; Rodrigue SAFOU TCHIAMA; Stéphane DUMARCAY ; Philippe GERARDIN</td><td>Lermab</td></tr><tr><td>A20</td><td>Les mycocomposites au service de l'allègement de structure béton : Mycodalle</td><td>LANGLOIS Paul, ANTOINE Marie-Laure, PERRIN Christelle, LALLEMAND Julien, BESSERER Arnaud, BROSSE Nicolas</td><td>Lermab</td></tr><tr><td>A21</td><td>MDF wood fibre strength after several recycling cycles</td><td>LEBRETON Flore, IRLE Mark, LAGARDE Helene, BELLONCLE Christophe, BUCHNER Julia, LECOURT Michael</td><td>LIMBHA</td></tr><tr><td>A22</td><td>Bois lamellé collés de feuillus de qualité secondaire : Quelles optimisations pour une utilisation en structures ?</td><td>PILON Martin, BLERON Laurent</td><td>Lermab</td></tr><tr><td>A23</td><td>Projet Wood2Wood : décontamination et valorisation matériau du bois post-consommateur par couplage de procédés thermochimique et biologique</td><td>GIUSTINIANI Coline, ANTOINE Marie-Laure, PERRIN Christelle, LALLEMAND Julien, BESSERER Arnaud, BROSSE Nicolas</td><td>Lermab</td></tr></tbody></table>
Posters et présentations flashs

<table><tr><td>A24</td><td>Couplage ACV/AFM dynamique pour l'ACV de transition : application à la filière forêt-bois française</td><td>BOUTIN Alexis, MICHAUD Franck, VENTURA Anne, FRANCOIS Cyrille</td><td>Limbha</td></tr><tr><td>A25</td><td>Un modèle numérique au cœur de la stratégie d'optimisation du séchage du bois alimenté par des énergies intermittentes</td><td>STEPHAN Antoine, PERRE Patrick, L'HOSTIS Clement, REMOND Romain</td><td>Lermab</td></tr><tr><td>A26</td><td>Contribution au diagnostic mécanique d'une structure en bois du patrimoine</td><td>Bouhlel Sarra, Cointe Alain, Emmanuel Maurin, Histace Aymeric, Mélinge Yannick</td><td>I2M</td></tr><tr><td>A27</td><td>Contribution of oak tree-ring width and stable isotopes to reconstruct hydroclimate variability in central France over the last millennium</td><td>HUREAU Charlie, DAUX Valérie, GUILLET Sébastien, BLONDEL François, PIERRE Monique, STIEVENARD Michel, LEBOURGEOIS François, LAVIER Catherine, DUMONT Annie, PERRAULT Christophe, LE DIGOL Yannick, COUTURIER Yann, REGNIER Edouard, GAUTIER Emmanuele</td><td>LGP</td></tr><tr><td>A28</td><td>Effet du vieillissement naturel sur les propriétés physicomécaniques du bois de chêne de la cathédrale Notre Dame de Paris</td><td>Matteo Bourchanin, Epiphanie Nouemsi Soubgui, Miyuki Matsuo-Ueda, Nicolas Sauvat, Rostand Moutou Pitti, Joseph Gril</td><td>I. Pascal</td></tr><tr><td>A29</td><td>Impact of natural ageing of five Guyanese wood residues on their extractive's chemical composition and anti-termite activity</td><td>KIENY Emma1, CANDELIER Kévin, Yannick ESTEVEZ Yannick, DUMARCAY Stéphane, GERARDIN Philippe, DAMAY Jérémie, LEHNEBACH Romain, THEVENON Marie-France, Julie BOSSU</td><td>Ecofog</td></tr><tr><td>A30</td><td>Impact de la saignée sur le comportement mécanique des troncs de deux clones d'hévéa</td><td>ENGONGA EDZANG Arnauld, GRIL Joseph, MOUTOU PITTI Rostand, BADEL Eric</td><td>Piaf</td></tr><tr><td>A31</td><td>Caractérisation de trois enveloppes à hautes performances énergétiques en climat nordique</td><td>DUARTE Luigiano, BLANCHET Pierre, COGULET Antoine, RAMADAN Lara</td><td>Univ. Laval</td></tr></table>
<table><thead><tr><th colspan="2">SESSION B</th><th colspan="2">Mercredi 20/11/2024</th></tr><tr><th>No</th><th>Titre</th><th>Auteurs</th><th>Labos</th></tr></thead><tbody><tr><td>B31</td><td>Towards decision support system using heterogeneous knowledge and data for assessing new insulating panels from Guyana material</td><td>HAMZAH Hajjar, Franck Michaud, Cédric Baudrit, Christophe Fernandez, Jérôme Moreau</td><td>Limbha</td></tr><tr><td>B32</td><td>La plateforme SILVATECH, infrastructure scientifique collective</td><td>RUELLE Julien, ANGELI Nicolas, ROSE Christophe, GERARD Bastien</td><td>Silva</td></tr><tr><td>B33</td><td>Analyse du comportement au feu d'essences de bois gabonais au cône calorimètre et au microcalorimètre de combustion.</td><td>Charnelle Steve Mouketou Beumo, Amandine Viretto, Rodolphe Sonnier, Priscilla Linda Omouendze, Marie-France Thévenon, Belkacem Otazaghine</td><td>Biowooeb</td></tr><tr><td>B34</td><td>Caractéristiques anatomiques d'espèces tropicales de différents tempéraments écologiques</td><td>NKENE MEZUI Estelle, BRANCHERIAU Loic, IKOGOU Samuel, MOUTOU PITTI Rostand</td><td>I. Pascal</td></tr><tr><td>B35</td><td>Phénobois : plateforme de phénotypage des propriétés physico-chimiques du bois et hydrauliques des arbres</td><td>BOIZOT Nathalie</td><td>Biofora</td></tr><tr><td>B36</td><td>Prise en compte du bois de tension dans un modèle de séchage des placages</td><td>KACHOUH Cyril, DENAUD Louis, VIGUIER Joffrey, GIRARDON Stéphane, MARCEL-MATHEY Thibaud</td><td>Labomap</td></tr><tr><td>B37</td><td>Caractérisation expérimentale et modélisation du comportement hygromécanique transverse contraint des bois dans leur diversité d'applications d'usages.</td><td>CHAMBRY Matisse, MONTERO Cédric, ALMERAS Tancrède, JULLIEN Delphine</td><td>LMGC</td></tr><tr><td>B38</td><td>A study of the differences between the 8 mm and 6.3 mm fractions of sieved recovered wood</td><td>GALITEKIN Zeynep, IRLE Mark, LEBRETON Flore</td><td>Limbha</td></tr><tr><td>B39</td><td>A study of the relative proportions of wood-based panels found in recovered wood</td><td>SOLHAN Edanur, IRLE Mark, LEBRETON Flore</td><td>Limbha</td></tr><tr><td>B40</td><td>CONstruire en BOis avec les forêts de demain (CONBO): Relations entre trajectoires de croissance et comportement mécanique des feuillus secondaires</td><td>BAYLE Florian, CLAIR Bruno, LE ROY Robert, HEURET Patrick, MORIN Xavier, SAUVAT Nicolas</td><td>I. Pascal</td></tr><tr><td>B41</td><td>Extractibles volatils des feuilles de sequoia sempervirens français, influence de la position dans la canopée</td><td>LATORRE Loïc, Mehats Jeremy, ROBLES Eduardo, CHARRIER Bertrand</td><td>IPREM</td></tr><tr><td>B42</td><td>Introduction Fiber Quality as Measured by Length and Slenderness Ratio of Fibers Adjacent to Small Vessels of Acacia Mangium</td><td>RIDWAN Yahya, YANSEN Yansen, SUYAKO Tazuru-Mizuno</td><td>Fac. Agri (ID)</td></tr><tr><td>B43</td><td>A dynamic model for the cyclic behavior of wood assemblies</td><td>GOMEZ Dalmer, CUMUNEL Gwendal, BORNERT Michel, PEYRET Nicolas, CATTEROU Thomas</td><td>Navier</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th colspan="2">SESSION B</th><th colspan="2">Mercredi 20/11/2024</th></tr><tr><th>No</th><th>Titre</th><th>Auteurs*</th><th>Labos</th></tr></thead><tbody><tr><td>B44</td><td>Développement et caractérisation de polyuréthanes isolants biosourcés pour le bâtiment durable</td><td>Bulingi-Bu-Ngumbe, Dang Mao Nguyen, Mohammed El Ganaoui</td><td>Lermab</td></tr><tr><td>B45</td><td>Valorisation de briquettes de bois obtenues à partir de déchets de bois de plusieurs essences du Gabon : Analyse de Cycle de Vie et bilan énergétique</td><td>ITOMBA BAYIKA Joël Eméric, EKOMY ANGO Serge, MANESCAU Brady, MOUTOU PITTI Rostand</td><td>EPM</td></tr><tr><td>B46</td><td>Formulation et caractérisation de résines phénolique biosourcées et fonctionnalisées en vue de la production de revêtement et de matériaux poreux</td><td>SENHAJI Youness, CHARRIER - EL BOUHTOURY Fatima</td><td>IPREM</td></tr><tr><td>B47</td><td>Élaboration de nouveaux papiers semi-conducteurs par des procédés de chimie douce pour l'électronique organique.</td><td>ABBASSI Hamza, SABER Elhoussaine, VILLANDIER Nicolas, FOURATI Najla, ZERROUKI Chouki, ZERROUKI Rachida</td><td>Labcis</td></tr><tr><td>B48</td><td>Étude phytochimique, caractérisation GC-MS et évaluation de l'activité antioxydante des extraits de Letestua durissima.</td><td>Ley-Fleury Ella Nkogo, Stéphane Dumarçay, Edou Engonga Prosper, Gérardin Philippe</td><td>Lermab</td></tr><tr><td>B49</td><td>Projet ClimaLand : observation multidisciplinaire de l'impact de la gestion forestière sur le microclimat forestier dans un contexte de changement du macroclimat - Cas particulier du territoire des Landes de Gascogne</td><td>LAVALETTE Anne, DUPLEIX Anna, RUFFIO Emmanuel</td><td>Alt-rd</td></tr><tr><td>B50</td><td>Survie de bactéries multirésistantes (BMR) sur des bois bruts de Douglas et de Pin maritime.</td><td>TAISNE Audrey, AVIAT Florence, MINTSA Morel Essono, BELLONCLE Christophe, PAILHORIES Hélène</td><td>Limbha</td></tr><tr><td>B51</td><td>Amélioration de la résolution de cartographie térahertz par méthode de déconvolution</td><td>MARC Caroline, MARCON Bertrand, DENAUD Louis, GIRARDON Stéphane, ROUX Benjamin</td><td>Labomap</td></tr><tr><td>B52</td><td>Comparaison des polluants émis par les briquettes combustibles produites à base de la sciure de bois carbonisée à celles du charbon de bois traditionnel</td><td>Junior Nganko, Ekoun Koffi Paul Magloire, Prospère Gbaha, Benjamin Kouassi Yao</td><td>INP HB</td></tr><tr><td>B53</td><td>Eco-Friendly Biocomposites: Green Chemistry Approaches for Sustainable Furniture and Thermal Insulation</td><td>MOHAMMED Wadah, OSMAN Zeinab, ELARABI Salah, MEHATS Jérémy and CHARRIER Bertrand</td><td>IPREM</td></tr><tr><td>B54</td><td>De l'utilisation de la colophane comme adhésif pour panneaux de particules</td><td>LACOSTE Clément, VIRETTO Amandine, RIO Samy</td><td>PCH</td></tr><tr><td>B55</td><td>Impact de la longueur déroulée sur les efforts appliqués par la barre de pression en micro-déroulage</td><td>CURIAL Hugo, DENAUD Louis, VIGUIER Jeffrey, MARCON Bertrand, VERJAT Fabrice</td><td>Lab</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th colspan="2">SESSION B</th><th colspan="2">Mercredi 20/11/2024</th></tr><tr><th>No</th><th>Titre</th><th>Auteurs*</th><th>Labos</th></tr></thead><tbody><tr><td>B56</td><td>Influence des algorithmes de traitement de l'effet trachéide sur les propriétés extraites</td><td>BOIVIN Juliette, TEYSSIEUX Damien, GIRARDON Stéphane, DENAUD Louis, FROEHLY Luc, COTTIN Fabrice</td><td>Labomap</td></tr><tr><td>B57</td><td>Master Sciences du Bois à l'Université de Montpellier : Bilan après 4 ans de pédagogie active</td><td>Aurélie AUTISSIER, Sandrine BARDET, Bruno CLAIR</td><td>Univ. Montpellier</td></tr><tr><td>B58</td><td>Multiscale modelling of delignified wood's thermal and elastic behaviour</td><td>CHIN Yi Hien, GRIL Joseph, VIAL Christophe, MOUTOU PITTI Rostand, OULDBOUKHITINE Salah-Eddine, LABONNE Nicolas, BIWOLE Pascal</td><td>I. Pascal</td></tr><tr><td>B59</td><td>Contribution au comportement en ambiance tropicale de l'evino (Vitex sp) en conditions climatiques contrô</td><td>MOUMBINA DINDZAMBOT Lié Régis, IKOGOU Samuel, TALLA Pierre Kisito, MOUTOU PITTI Rostand</td><td>Lareva Bois</td></tr><tr><td>B60</td><td>Modélisation du comportement différé d'éléments en bois massif</td><td>OUEIDAT Nour El Hoda, COUREAU Jean-Luc, CHAPLAIN Myriam</td><td>I2M</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th colspan="2">SESSION C</th><th colspan="2">Jeudi 21/11/2024</th></tr><tr><th>No</th><th>Titre</th><th>Auteurs*</th><th>Labos</th></tr></thead><tbody><tr><td>C61</td><td>Capabilité d'un robot poly-articulé 6 axes pour l'usinage du bois massif</td><td>Nasri Linda, Curti Remi, Eyma Florent</td><td>IUT Tarbes</td></tr><tr><td>C62</td><td>Caractérisation expérimentale et modélisation de lamelles aboutées-panneautées de chêne homogénéisées</td><td>CORDEIRO Silva, SOH MBOU Delin, POT Guillaume, MARCON Bertrand, VIGUIER Joffrey, MILHE Louis, CHASTAGNIER Thibault, LOUVET Thibaut, LANVIN Jean-Denis, REULING Didier</td><td>Labomap</td></tr><tr><td>C63</td><td>Comparaison des processus de fissuration des bois tropicaux pour la mobilité</td><td>HOUNGBEGNON Riccardo, JAILIN Thomas, DOKO Valery, BLAYSAT Benoît, SAUVAT Nicolas, GRIL Joseph, RECHO Naman, XAVIER José, Frédéric DUBOIS, MOUTOU PITTI Rostand</td><td>I. Pascal</td></tr><tr><td>C64</td><td>Quantification de la capacité de dissipation d'énergie des arbres après un feu de forêt : cas du massif de Bitsch (CH)</td><td>NOYER Estelle, MONOD Ella, DLOUHA Jana, KRAMER Lukas</td><td>HESB</td></tr><tr><td>C65</td><td>Conception et caractérisations d'un isolant innovant à base de coproduits d'usinage et de champignon : le myco-composite</td><td>FIGEL Laura, AYADI Melek, AGUILAR Kyle, SAKER Safwan, ROSE Christophe, PERRIN Christelle, ANTOINE Marie-Laure, LALLEMAND Julien, REMOND Romain, MOUGEL Eric, LE COZ Gaël, HASSAN Alaa, BOUDAOUD Hakim, VAHABI Henri, FRECHARD Victor, MEYER Julien, BESANCON Franck, BROSSE Nicolas, BESSERER Arnaud</td><td>Lermab</td></tr><tr><td>C66</td><td>Présentation du projet ForesTIA (improving FORESt and Timber engineering education in Madagascar through Industry-Academia partnerships)</td><td>RANDRIAMBINTSOA Tiavina, RAMANANANTOANDRO Tahiana</td><td>U. Antananarivo</td></tr><tr><td>C67</td><td>Projet RESTWOOD : Émergence d'une filière pour le réemploi du bois de structure</td><td>REBHI Amal, COUREAU Jean-Luc, GARNESSON Thomas, DE HAECK Maxime, GALIMARD Philippe</td><td>I2M</td></tr><tr><td>C68</td><td>Comportement différé des porteurs verticaux aux états limites de service</td><td>DUBOIS Frédéric, POP Octavian</td><td>GC2D</td></tr><tr><td>C69</td><td>ReCoWood : Développement d'un démonstrateur automatisé éco-responsable pour le recyclage du bois de construction</td><td>BAKLOUTI Sana, BELLONCLE Christophe</td><td>Limbha</td></tr><tr><td>C70</td><td>Valorisation des sciures de MDF pour un composite imprimable en 3D</td><td>RAMAUX Johan, NOUVEL Cécile, ZIEGLER-DEVIN Isabelle, BESSERER Arnaud, Benjamin BONNOT, NOYEL Mélanie</td><td>Lermab</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th colspan="2">SESSION C</th><th colspan="2">Jeudi 21/11/2024</th></tr><tr><th>No</th><th>Titre</th><th>Auteurs*</th><th>Labos</th></tr></thead><tbody><tr><td>C71</td><td>Former les charpentiers et les charpentières de bois vert. Quels enjeux, quelles possibilités ?</td><td>Brihiez Joseph, LEFEVRE Marc, RAMBAUD Paul</td><td>MNHN</td></tr><tr><td>C72</td><td>Etude de la formulation d'un vernis à bois à base de colophane de Pin maritime (Pinus pinaster)</td><td>GOUTY Quentin, CHARRIER Bertrand</td><td>IPREM</td></tr><tr><td>C73</td><td>RECOMPOSE : Valorisation de déchets de bois de menuiseries en matériaux biocomposites pour l'habitat</td><td>LE COURBE Arnaud, CARAYON Lionel, CANDELIER Kévin, VIRETTO Amandine</td><td>Biowooeb</td></tr><tr><td>C74</td><td>Le Cèdre de l'Atlas, de la graine aux produits finis : ressource et caractérisation du bois</td><td>QUERNEC Léane, LANVIN Jean-Denis, REULING Didier, LECOURT Mickaël, PAULMIER Ivan, GABILLE Martine, L'HOSTIS Clément, PIECZAK Lucas, LEGAY Stéphane, MONNARD Sylvain, REYNAUD Céline, RAPHALEN Elisabeth, MAGNE Nicolas, CHERON Nicolas, ELVIRA Mickaël, MEWTON Simon, BAUDRILLER-CACAUD Haimad, LEMAIRE Jean</td><td>FIBOIS Sud PACA</td></tr><tr><td>C75</td><td>Monitoring and modelling of the vibratory behaviour of an 8-storey timber building</td><td>Dorian JANOT, Florent VIEUX-CHAMPAGNE, Philippe GUEGUEN, Clément BOUDAUD</td><td>Limbha</td></tr><tr><td>C76</td><td>Construction de mâts en bois : à la croisée du savoir-faire traditionnel et de l'innovation</td><td>LEPECQ Yannig, ZAMBALDI Samuel, ARNOULD Olivier</td><td>LMGC</td></tr></tbody></table>
Résumés – Session A
# How to measure the volume of a wine barrel? From stereometry to the invention of the « épaleur », the rumble of the barrel volume measurement

GENTY Clément¹², VICARD Jean-Charles<fnref n="1" />

**Key words:** stereometry; barrel volume; metrology; cooperage; waste water

## Introduction

The use of barrels has been documented for over two thousand years, with the first known mention dating back to Pliny the Elder in 74 AD (Pliny the Elder 74)

The discovery of wood splitting mastery during the Pleistocene era (Leder, D. et al 2024), a crucial step in creating wood pieces for cooperage (Remy 1991, Genty 2021), may suggest an earlier dating. However, barrels were initially made from plant materials (Mille 2020), making preservation challenging as these materials disappear over time (Leder et al. 2024). Today, the rare vestiges found are mainly reused for well linings Marlière (2001). Therefore, it is difficult to precisely date and locate the history of the barrel.

The barrel became widespread in Europe due to the sanitary and reproducibility issues with glass, persisting until the end of the 19th century. The waterskin alters the organoleptic qualities of the contents. The duo of dolium/amphora disappeared in favor of the wooden container. The cooper can set up anywhere, provided the wood supply is viable. In France, this is a reality, particularly thanks to the sustainability of French forests via the Brunoy ordinance (1346), the first known regulation. Others followed, such as Colbert's ordinance (1669), which the former president of the French cooper's federation boasted in 2014 of still benefiting from Fouillé (2014).

Thus, the continued use of the barrel as a container was guaranteed as long as wood supplies were sufficient and no other invention supplanted it.

## The Interest of Metrology

For content estimation purposes, knowing the volume of a barrel is essential to know what and how much to buy.

The first developments of metrological systems date back to before our era with the Egyptian royal cubit, used by the Egyptians from the 18th dynasty by a man named Maya (Monnier 2016). Modern metrology, aimed at unifying France with constant measures, led to the National Assembly voting for the meter on March 30, 1791, following a proposal by the Academy of Sciences, and then the metric system four years later, including the meter, are, stere, liter, gram, and franc.

However, while defining common units of measurement facilitates trade, predicting the volume of a barrel is complicated: only the cooper or merchant can afford to weigh the barrel by filling it with water. The end-user, the client, can only weigh the barrel with its contents, empty it, and then fill it with water to the brim. They will thus have the density of the contents and the capacity of the container. This protocol is tedious.

<footnote n="1">¹Tonnellerie Vicard, Groupe Vicard, 184 rue haute de Crouin, F-16100 Cognac</footnote>

<footnote n="2">²Arts et Métiers Sciences et Technologies, LAMPA, HESAM Université, F-53810 Changé
clement.genty@groupe-vicard.com - clement.genty@ensam.eu</footnote>
## Process problem

Knowing the volume of a barrel is essential for understanding the volume of its contents, as the filling level can easily be observed through the bung hole. Thus, an easy-to-use tool was employed by customs officers to quickly and easily measure the barrel to determine the associated tax: the *velte* (Lavaud 2013), also called a *rod* (in French: *verge*) (Portet 2006) or *jauge* (in French: *jauge*) (Mille et al 2019).

<figure><img src="image_34.png" /><figcaption>Fig. 1: The velte</figcaption></figure>

In Fig. 1, the velte, a graduated rod, establishes a ratio between the measured diagonal and the total volume of the barrel. However, it is difficult to give a relationship between the diagonal of the velte and the volume of the barrel, as there are many volumetric deformation parameters:

- Number of wooden staves that make up the barrel's shell. This number depends on the quality of the wood upstream;

- Pressure exerted on the hoops by the cooper's driving/mallet or by the hooping machine;

- Humidity and temperature of the storage area.

Nonetheless, mathematicians have been interested in the question, and the first to present his research was Johannes Kepler in 1615 with his reference work *Stereometria doliorum vinarorum*, where he discusses the purchase of wine barrels on the occasion of his second marriage (Kepler 1615, 2018):

> After four days the seller came with a measuring rod. With this one and the same rod he indiscriminately and indifferently explored all wine casks without paying regards to the shape, and without ratiocination or calculation. [...] Hence when I had learnt that here this use of the diagonal rod has been established by public authority, and that the measurers have been sworn to it, it seemed to be not inconvenient for a new husband to explore, according to geometric laws, a new foundation for the mathematical certainty of this abridged measurement, very necessary for the fortune, and to bring to light its fundamentals, if there should be any.

In addition to Kepler in 1615, there were William Oughtred (1633), Charles Camus (1741), Jean-Philippe Detz (1776), and Jean Taransaud (1976). In 2010, mathematician François Jongmans listed the various geometric incursions into what is now a container for viticultural use and improved the formula, even speaking of *refinement* (Jongmans 2010). Indeed, while the exercise of stereometry is interesting for the theorist, it turns out to be a solitary exercise for the professional, as production disparities legitimize observation rather than prediction. So let's observe.

## Emerging Projects

Observing a volume means waiting for it to be real to estimate its capacity afterwards. Thus, in the case of a barrel, several approaches using physical realities could exist: pressure, via Boyle's law (Boyle 1662) and acoustics via Sabine's law (Sabine 1898).
However, these two solutions are not feasible: due to the deformable nature of wood, it is impossible to keep the barrel in place. This is evidenced by Pascal's barrel-breaking experiment which comes from his observations (Pascal 1698).

## Patented Realizations

A review of the literature shows that recent developments are more concerned with observation than prediction. Two patents, for example, relate to acquisition devices entering through the barrel hole, and use different capture techniques. Let's take a look at these two patents:

*Photogrammetric bung for evaluating the interior volume of a barrel - Patent FR2302608 (Genty 2023)*

This first patent (Fig. 2) concerns a support consisting of three cameras (16a, 16b, and 16c) and a light source (4) mounted on a cylinder oscillating through the action of a handle (9) in a helical manner relative to the bung hole (6) via an appropriate groove (7), i.e., the hole of the barrel. The cameras photographically capture the inside of the barrel, and a third-party photogrammetry software allows for a 3D representation of the whole. Finally, two rangefinders equipped with a temperature probe measure the distance between the two ends, the wooden disks, thus providing a reference value which, thanks to the 3D representation, gives a volume. This patent offers the advantage of quality inspection, which is additional information for the cooper and/or the user.

<figure><img src="image_35.png" /><figcaption>Fig. 2: Views from patent FR2302608</figcaption></figure>

<figure><img src="image_36.png" /></figure>

*Épaleur - French patent FR2404313 (Genty et al 2024)*

This second, more recent patent (Fig. 3) is based on a fixed plane, namely the ground, via a system of wheels (30) and an inertial unit. An infrared camera (17), mounted on a 360° orientation arm (5), takes several points through the combined action of gears and motors (11) to virtually and three-dimensionally reconstruct the barrel (35). This method offers the advantage of providing, correlated with a level sensor, a precise volumetric identification of the content level in the barrel, which would have previously undergone volume measurement.
<figure><img src="image_37.png" /><figcaption>Fig. 3: Views from patent FR2404313</figcaption></figure>

## Conclusion

The volumetric measurement of barrels has been the subject of both theoretical and practical considerations for many centuries. Recent industrial developments suggest an imminent technological breakthrough, maintaining the constant principle: it is better to observe than to predict. The miniaturization of acquisition devices makes it possible to envisage other competing systems.

## References

Boyle R (1662) A defence of the doctrine touching the spring and weight of the air proposed by Mr. R. Boyle in his new physico-mechanical experiments, against the objections of Franciscus Linus; wherewith the objector's funicular hypothesis is also examined, by the author of those experiments.

Camus C (1741) Sur un instrument propre à jauger les tonneaux et les autres vaisseaux qui servent à contenir les liqueurs. Histoire de l'Académie royale des sciences avec les mémoires de mathématique et de physique tirés des registres de cette Académie, pp385-402

Detz J-P (1776) Mémoire sur la théorie du jaugeage - Mémoires de mathematique et de physique présentés à l'Académie Royale des Sciences, par divers Savans, & lûs dans les Affemblées - Tome Septième.

Fouillé D-M (2014) Le tonnelier fit, ET LE BON VIN FUT dans Rustica 11-17avril, pp 48-49

Genty C (2021) Etat de l'art du sciage courbe en merranderie : méthodes et perspectives. 10es journées du GDR 3544 "Sciences du bois" - Montpellier, 17-19 novembre 2021

Genty C (2023) Brevet français FR2302608 - Bonde photogrammétrique pour l'évaluation d'un volume intérieur de tonneau

Genty C. et al. (2024) Brevet français FR2404313 - Épaleur

Jongmans F (2010) Le jaugeage des tonneaux : un jardin secret en mathématiques pures et appliquées - Quadrature, 75 (Janvier-Mars 2010), p. 23-34.

Kepler J (1615) Nova stereometria doliorum vinariorum

Kepler J (2018) Eberhard Knobloch Nova Stereometria Dolorium Vinariorum/New Solid Geometry of Wine Barrels: Suivi De Accessit Stereometriae Archimedeae Svv supplementvm/a Supplement to the Archimedean Solid Geometry Has Been Added. Les Belles Lettres
Lavaud S (2013) Tours et détours des mesures médiévales du vin de Bordeaux. In Société des historiens médiévistes de l'Enseignement supérieur public (éd.), Mesure et histoire médiévale (1-). Éditions de la Sorbonne.

Leder D, Lehmann J, Milks A, Koddenberg T, Sietz M, Vogel M, Böhner U, Terberger T (2024) The wooden artifacts from Schöningen's Spear Horizon and their place in human evolution. Proc Natl Acad Sci U S A. 2024 Apr 9;121(15):e2320484121.

Marlière É (2001) Le tonneau en Gaule romaine. In: Gallia, tome 58, 2001. pp. 181-201;

Mille P, Deborde G, Dumontet A (2019) Le mobilier domestique en bois médiéval et moderne de la fouille de l'Hôtel du Département à Troyes (Aube), Revue archéologique de l'Est, Tome 67 | 2019, 389-423.

Oughtred W (1633) The nevv artificial gauging line or rod together with rules concerning the use thereof: invented and written by William Oughtred. who in all due and respective observance præsenteth the same to the Right Honourable LL. Sir Nicolas Rainton Lord Major of London for this præsent yeare, and Ralfe Freeman Alderman Lord Major elect for the yeare now ensuing. and to the Worshipfull George Ethrege the late Master, and Captaine Iohn Miller the præsent Master of the Company of Vinteners. And to the whole body of that right worshipfull societie., Oxford Text Archive, http://hdl.handle.net/20.500.12024/A08588.

Pascal B (1698) Traitez de l'equilibre des liqueurs, et de la pesanteur de la masse de l'air. Contenant l'explication des caufes de divers effets de la nature qui n'avoient point efté bien connus jufques-icy, & particulierement de ceux que l'on avoit attribuez à l'horreur du Vuide. Chez Guillaume Desprez, imprimeur.

Pliny the Elder (74) Natural History - Book number 14

Sabine W (1898) Acoustics - Proceedings of the thirty-second annual convention of the American Institute of Architects, pp32-48

Taransaud J (1976) Le livre de la tonnellerie. La Roue à Livres Diffusion
# Évaluation de la résistance aux trous du LVL de peuplier

PEIGNON Axel, SERRA Joël, CANTAREL Arthur, EYMA Florent, CASTANIE Bruno

Institut Clément (ICA), Université de Toulouse, CNRS UMR 5312, INSA, ISAE-Supaéro,
IMT Mines Albi, UPS, Toulouse, France

peignon@insa-toulouse.fr

**Mots clefs** : Bois ; Placages ; Éprouvettes trouées ; Essais de traction ; Point Stress

## Introduction

Si l'on souhaite réaliser des structures durables en bois pour des véhicules (Castanié et al 2024), il peut être nécessaire de les réaliser en plusieurs parties et donc de les assembler en les découpant ou en les perçant, ce qui induit des concentrations de contraintes et diminue leur résistance à la rupture. Cependant, peu d'études s'intéressent précisément au comportement du lamibois (LVL) trouvé. Bien que plusieurs études traitent de poutres de LVL trouées, ou de structures en LVL trouées, aucune ne s'intéresse à l'effet du trou à l'échelle du coupon de LVL. Concernant le LVL et à notre connaissance, seuls Reiner et al (2023) ont réalisé des essais de traction sur des éprouvettes trouées et ils concluent que des similitudes peuvent être observées entre les endommagements de leurs éprouvettes en LVL et ceux observables sur des composites en fibre de carbone. Contrairement au LVL, ce type d'essais est déjà réalisé sur des composites issus de matériaux synthétiques afin de caractériser des assemblages (Achard et al 2014, Yan et al 1999). Ces essais permettront d'avoir une comparaison directe avec des essais de traction sur des éprouvettes lisses (sans trou) et de comprendre l'influence d'un trou sur le mode de ruine d'un matériau. Ils permettent en outre de déterminer des contraintes admissibles pour le dimensionnement de structures trouées. Généralement, les essais sur éprouvettes trouées servent également de référence pour la modélisation d'autres types de dommages tels que l'impact, la tenue après impact ou la propagation de fissures dans l'étude des matériaux composites (Hallett et al 2009). Par conséquent, l'étude d'éprouvettes trouées est dans le milieu des composites industriels, un cas d'étude largement utilisé qui permet par la suite d'évaluer les modèles de simulation des dommages dans les stratifiés composites.

De plus, la méthodologie du « Point Stress », très largement utilisée en aéronautique pour le dimensionnement de trous dans les matériaux composites en carbone (CFRP) ou en verre (GFRP) sera utilisée et son application au LVL sera évaluée. Cette étude vise donc à caractériser le LVL trouvé en se basant sur une approche déjà éprouvée sur les composites stratifiés classiques, afin d'étudier son applicabilité sur des stratifiés à base de bois.

## Matériel et méthodes

Des placages de bois de peuplier Koster (Populus x canadensis), d'une épaisseur de 1 mm, ont été utilisés pour la fabrication des éprouvettes de traction. Les placages, fournis par le laboratoire LaBoMaP de Cluny, ont été produits à l'aide d'une dérouleuse. La densité moyenne des placages de peuplier était de 377 kg/m³ (écart-type : 20 kg/m3).

Deux stratifications ont été caractérisées :

- [90°/0°/90°/0°₁/₂]s pour la configuration CP (Contreplaqué) ;

- [90°/45°/0°/-45°]s pour la configuration QI (Quasi-Isotrope).
Deux configurations, pour chaque stratification, seront étudiées :

- Des éprouvettes lisses (sans trou);

- Des éprouvettes trouées en leur centre (Fig. 1b). Le diamètre du trou est de 4,2 mm. Le trou est réalisé par perçage. Ce choix est fait pour garder le rapport de 1/6 entre la largeur de l'éprouvette et le diamètre du trou comme recommandé dans la norme ASTM D5766.

En se basant sur la norme ASTM D3039, les éprouvettes de traction lisses ont une longueur de 250 mm et une largeur de 25 mm. La géométrie des éprouvettes trouées est identique à celle des éprouvettes lisses afin de comparer ces deux configurations. Pour chaque configuration et stratification, 18 éprouvettes de traction sont fabriquées. Sur chaque éprouvette, des talons en aluminium de 1 mm d'épaisseur et de 50 mm de long sont ajoutés à chaque extrémité de sorte à limiter les concentrations de contraintes, et donc la rupture, dans les mors de la machine d'essai (Fig. 1a).

<figure><img src="image_38.png" /><figcaption>Fig. 1 : Montage expérimental : (a) DIC et éclairage (jaune), cellule d'effort (violet), et éprouvette (orange) ; (b) Eprouvettes de traction QI trouées</figcaption></figure>

Les essais de traction ont été réalisés à température et humidité ambiantes (25,0 °C et 59,5 %HR). Les échantillons de bois ont été caractérisés à un taux d'humidité de 10,6 %. Une machine Instron 5900 a été utilisée pour ces essais. Une cellule de force de 10 kN a été installée, avec une précision de mesure de 0,5 N. La vitesse de déplacement des mors appliquée était de 2 mm/min.

La corrélation d'images numériques stéréo (DIC) a été utilisée pour suivre la déformation de l'échantillon. Deux caméras 8 MP (4096x2160 pixels) ont été utilisées pour acquérir des images des échantillons. Les mouchetis ont été appliqués directement sur les faces des échantillons, les côtés clairs du peuplier contrastant directement avec la peinture noir mat. Les taches ont été réalisées par pulvérisation de la peinture et la taille des motifs a été déterminée en fonction du dispositif expérimental afin d'obtenir une taille minimale de 3 pixels pour chaque tache (Reu, 2014) (Fig. 1b). Les données de corrélation d'images ont été analysées avec VIC Correlated System. Une calibration a été effectuée à l'aide d'une mire.

## Point Stress

En plus de l'étude purement expérimentale, une analyse des concentrations de contrainte en bord de trou sera faite. En effet, lorsque l'on vient solliciter en traction une éprouvette trouée, on observe une concentration de contraintes en bord de trou (Fig. 2) (Lekhnitskii 1969).
<figure><img src="image_39.png" /><figcaption>Fig. 2 : Illustration des concentrations de contraintes en bord de trou et des divers paramètres mécaniques</figcaption></figure>

L'un des premiers modèles, largement utilisé dans l'industrie pour rendre compte de ce phénomène, est le critère du « Point Stress » développé par Whitney et Nuismer (1974). Ce critère suppose que la rupture se produit lorsque la contrainte en traction atteint la contrainte à la rupture d'une éprouvette non trouée à une distance caractéristique du trou ($d_0$).

## Résultats

Les courbes contraintes-déformation obtenues lors des essais pour les deux configurations trouées sont illustrées sur les Fig. 3 et 4. Les facies de ruptures des éprouvettes sont représentés sur les Fig. 5 et 6. On constate une rupture fragile pour les deux stratifications étudiées.

<figure><img src="image_40.png" /><figcaption>Fig. 3 : Courbes contrainte déformation pour la configuration CP</figcaption></figure>

<figure><img src="image_41.png" /><figcaption>Fig. 4 : Courbes contrainte déformation pour la configuration QI</figcaption></figure>

<figure><img src="image_42.png" /><figcaption>Fig. 5 : Éprouvettes post mortem d'éprouvettes CP</figcaption></figure>

<figure><img src="image_43.png" /><figcaption>Fig. 6 : Éprouvettes post mortem d'éprouvettes QI</figcaption></figure>
Afin de caractériser l'effet du trou, il est nécessaire de comparer les contraintes à ruptures des éprouvettes lisses et des éprouvettes trouées. Le Tableau 1 récapitule les valeurs moyennes pour les séries CP et QI.

<table><caption>Tab. 1 : Contraintes à la rupture des éprouvettes CP et QI lisses et trouées
(l'écart-type est indiqué entre parenthèses)</caption><thead><tr><th>Série</th><th>Contrainte à la rupture<br/>– Lisse (MPa)</th><th>Contrainte à la rupture<br/>– Troué (MPa)</th><th>Rapport des contraintes<br/>Lisse/Troué (sans unité)</th></tr></thead><tbody><tr><td>CP</td><td>30,3 (4,3)</td><td>19,9 (3,3)</td><td>1,52</td></tr><tr><td>QI</td><td>33,1 (4,9)</td><td>22,3 (3,2)</td><td>1,48</td></tr></tbody></table>

On constate que la réduction de la contrainte à la rupture liée à la présence d'un trou affecte de manière similaire les stratifiés QI que CP car le rapport des contraintes à la rupture entre les éprouvettes lisses et les éprouvettes trouées est quasi-identique (respectivement 1,48 et 1,52). Dans la littérature, les valeurs obtenues sur CFRP, pour une géométrie d'éprouvette équivalente, se trouvent entre 1,3 et 2,2 (Carlsson et al 1989, Russo et Zuccarello 2007).

### Point stress

Dans ces travaux, la méthode du « Point Stress » sera utilisée en se basant sur un calcul des concentrations de contraintes théoriques pour obtenir une valeur de $d_0$ pour les deux stratifications étudiées. Il est ainsi possible de tracer, sur la Fig. 7, les concentrations de contraintes ($N_x/N_x^\infty$) en fonction de la distance au trou dans la direction y (y-R) ; et d'obtenir une valeur de $d_0$ pour chaque stratification. Pour la stratification QI, on obtient une valeur de $d_0$ de 1,43mm. Tandis que, pour la stratification CP, on obtient une valeur de $d_0$ de 1,14mm. Notons que les valeurs obtenues se trouvent entre 1 et 2 mm, ce qui est cohérent avec les résultats expérimentaux classiques obtenus sur des composites pétrosourcés (Bouvet 2018; Russo et Zuccarello 2007).

<figure><img src="image_44.png" /><figcaption>Fig. 7 : Comparaison des concentrations de contraintes en bord de trou pour les stratifications CP et QI trouées</figcaption></figure>

Bien que l'on obtienne des valeurs différentes de $d_0$ pour nos deux séries, il avait été constaté que les rapports de contraintes à la rupture, entre les éprouvettes lisses et trouées, étaient proches entre les deux séries. Cela s'explique simplement par des concentrations de contraintes en bords de trou qui sont différentes entre les deux séries (Fig. 7). Les concentrations de
contraintes plus importantes en bord de trou pour la série CP s'expliquent par un ratio plus important de plis à 0° dans cette configuration.

## Conclusion

Dans ces travaux, des essais de traction sur des stratifications quasi-isotopiques et contreplaqué sont présentés. Des éprouvettes lisses et trouées ont été caractérisées via des essais de traction unidirectionnels. Concernant la tenue au trou, il semblerait que les deux stratifications étudiées soient impactées de façon similaire, les rapports de contrainte à la rupture entre les éprouvettes lisses et les éprouvettes trouées sont comparables pour les deux stratifications. Dans ce cas, et pour une application structurelle, le choix de l'une ou de l'autre des stratifications ne sera pas fonction de sa tenue au trou. On pourrait donc privilégier la stratification QI qui a la propriété d'être quasi-isotrope, et donc rassurant si la direction de chargement est variable. De plus, la présence de plis à ±45° ajoute de la stabilité dans une stratifié de placage de bois et ce type de pli ajoute une plus-value pour limiter le flambage d'une structure. Toutefois, la stratification CP reste plus facile à fabriquer, et possède l'avantage de limiter les chutes de matières pour sa fabrication.

En plus de caractériser l'effet du trou dans cette étude, une méthode de « Point Stress » est mise en place pour estimer la rupture des stratifiés troués. Cette approche nous permet d'obtenir une valeur de $d_0$ pour chaque stratification. Il est important de noter que l'approche du « Point Stress » mise en place est identique à celle utilisée pour caractériser des matériaux composites issus de matériaux pétros源cés. On peut constater que cette méthode semble donc applicable aux stratifiés en bois comme le LVL. Les résultats obtenus sont, de plus, dans le même ordre de grandeur que ceux obtenus sur des composites industriels, à savoir entre 1 et 2 mm (Bouvet 2018, Russo et Zuccarello 2007).

Cette étude permet de mieux comprendre le comportement mécanique des LVL utilisant des stratifications industrielles. Toutefois, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour valider ou affiner le comportement d'un LVL sous des sollicitations plus complexes. En effet, seulement deux stratifications, une seule essence et une seule configuration de trou ont été caractérisées dans cette étude. Caractériser l'effet de la géométrie des éprouvettes ou celle du trou sur les valeurs de $d_0$ obtenues tout en caractérisant proprement les déformations locales en bord de trou pourraient permettre de mieux comprendre l'effet d'un trou sur le comportement du LVL. De plus, il peut également être intéressant de caractériser l'effet des procédés d'usinage du trou et l'influence d'éventuelles fissurations sur les valeurs de $d_0$ obtenues.

## Remerciements

La recherche qui a conduit aux résultats présentés ci-dessus a reçu des fonds de l'Agence Nationale de la Recherche française dans le cadre du projet BOOST (ANR-21-CE43-0008-01). Les auteurs remercient le Laboratoire LaBoMaP, Cluny, France pour la mise à disposition des placages de peuplier utilisés dans cette étude.

## Références

Achard V, Bouvet C, Castanié B, Chirol C (2014) Discrete ply modelling of open hole tensile tests. Composite Structures, 113:369-381. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2014.03.031

Bouvet C (2018) Dimensionnement des structures composites : applications à l'aéronautique. Editions Technip, Paris, 416 p. https://www.librairielesquare.com/livre/9781784053482-dimensionnement-des-structures-composites-applications-a-l-aeronautique-christophe-bouvet/
Castanié B, Peignon A, Marc C, Eyma F, Cantarel A, Serra J, Curti R, Hadiji H, Denaud L, Girardon S, Marcon B (2024) Wood and plywood as eco-materials for sustainable mobility: A review. Composite Structures, 329, 117790. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2023.117790

Carlsson L, Aronsson C, Bäcklund J (1989) Notch sensitivity of thermoset and thermoplastic laminates loaded in tension. Journal of Materials Science, 24(5), 1670-1682. https://doi.org/10.1007/BF01105690

Hallett SR, Green BG, Jiang W-G, Cheung KH, Wisnom MR (2009) The open hole tensile test: A challenge for virtual testing of composites. International Journal of Fracture, 158(2):169-181. https://doi.org/10.1007/s10704-009-9333-8

Reiner J, Pizarro SO, Hadi K, Narain D, Zhang P, Jennings M, Subhani M (2023) Damage resistance and open-hole strength of thin veneer laminates: Adopting design and testing principles from fibre-reinforced polymers. Engineering Failure Analysis, 143:106880. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2022.106880

Reu P (2014) All about Speckles: Aliasing. Experimental Techniques, 38(5):1-3. https://doi.org/10.1111/ext.12111

Russo A, Zuccarello B (2007) An accurate method to predict the stress concentration in composite laminates with a circular hole under tensile loading. Mechanics of Composite Materials, 43(4):359-376. https://doi.org/10.1007/s11029-007-0033-z

Whitney JM, Nuismer RJ (1974) Stress Fracture Criteria for Laminated Composites Containing Stress Concentrations. Journal of Composite Materials, 8(3):253-265. https://doi.org/10.1177/002199837400800303

Yan Y, Wen W-D, Chang F-K, Shyprykevich P (1999) Experimental study on clamping effects on the tensile strength of composite plates with a bolt-filled hole. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 30(10):1215-1229. https://doi.org/10.1016/S1359-835X(99)00002-0
# Evaluation de la propriété gélifiante de la chlorophorine, une biomolécule extraite des coproduits de bois d'Iroko (Milia excelsa) du Gabon.

MEYO DEGBOEVI Henri¹, ESSONO MINTSA Morel²

¹Ecole Normale Supérieure de l'Enseignement Technique, Département Génie- Bois,
Libreville, Gabon. henrimeyo@gmail.com

²UMRt BioEcoAgro 1158-INRAE, BIOPI, Université de Picardie Jules Verne, Amiens
essonomaurel@gmail.com

**Mots clefs :** Gélifiant ; Chlorophorine ; Iroko ; Biomolécules ; Valorisation

## Contexte et Objectifs

Les pays du bassin du Congo ont entrepris depuis plusieurs années une profonde mutation de leurs activités industrielles dans le secteur forêt-bois par l'adoption des codes forestiers qui visent la transformation plus poussée de la matière ligneuse sur leurs territoires nationaux (Jeune Afrique 2013). Le Gabon, situé dans cette zone de l'Afrique Centrale, a décidé depuis 2009 l'interdiction de l'exportation des grumes de bois impliquant de transformer localement plus de 75% de la ressource ligneuse. La création de plusieurs unités de transformation de bois sur l'ensemble du territoire a engendré en parallèle la production importante de connexes bois (écorces, chutes de bois, sciures, copeaux...).

Ces résidus de la première transformation du bois sont pour l'essentiel, soit brûlés à perte ou utilisés pour alimenter les séchoirs des entreprises, soit tout simplement abandonnés. Cependant, ces résidus pourraient conduire à différents types de valorisations matières supplémentaires comme cela est déjà pratiqué dans certains pays (ICRIQ 2018). En pleine croissance, la nouvelle filière dite « extractibles » se présente comme une opportunité qui consiste en la valorisation des biomolécules contenues dans la matière lignocellulosique. Celle-ci passe par l'identification des molécules d'intérêt présentes dans les différentes parties du bois (écorce, aubier et duramen) et de leurs gisements potentiels en s'inscrivant dans un contexte d'économie circulaire visant la valorisation des connexes de l'industrie de première transformation du bois. La mise en valeur de ces extractibles permettrait aux acteurs économiques de l'industrie du bois gabonais d'accéder à de nouveaux marchés. La quantité en connexes produits par l'industrie du bois depuis la mesure de l'interdiction d'exportation de grumes non transformées est en nette augmentation, bien que peu de données existent pour quantifier ces volumes et que des études seraient nécessaires pour les évaluer plus précisément. Ces biomolécules peuvent trouver une multitude d'applications dans la formulation de produits pharmaceutiques, cosmétiques, agroalimentaires et nutraceutiques. La demande mondiale pour diverses molécules naturelles bioactives est en forte progression, en partie suite aux nouvelles tendances de consommation et à la recherche d'alternatives aux molécules issues de la pétrochimie faisant appel à l'utilisation de ressources fossiles. Une visibilité accrue des tendances "vertes" dans les médias et la hausse du nombre de circuits de distribution sont également des facteurs de croissance importants pour ces nouveaux marchés. L'intérêt grandissant de la recherche envers les biomolécules issues des produits végétaux représente une voie privilégiée pour se prémunir dans une large mesure de plusieurs maladies (Royer et al 2010).

Ainsi la chlorophorine, biomolécule identifiée dans les extraits de bois de l'iroko a fait l'objet de multiples travaux qui ont permis de mettre en évidence des propriétés intéressantes pouvant
envisager des voies de valorisation de cette dernière. En effet, la chlorophorine a une propriété
inhibitrice de la tyrosinase (Shimizu et al 2003a), mais aussi de bonnes propriétés antioxydantes
et antifongiques (Huang et al 2009, Onuorah 2000). Nous nous sommes intéressés ici à la
propriété gélifiante de la chlorophorine, car cette propriété n'a pas encore fait l'objet d'études
dans la littérature, mais aussi du fait que la majorité des études sur les gels sont faites à partir
de molécules synthétisées en laboratoire avec très peu de molécules à faible poids moléculaire
d'origine naturelle. Sachant que les gels sont des matériaux facilement reconnaissables tout en
étant très complexes de part leur structure. Ils sont présents dans de multiples domaines de notre
vie quotidienne sous la forme de produits commerciaux tels que le domaine de l'hygiène et de
la beauté (gels douche, shampoings, dentifrice, soin pour les cheveux...) le domaine médical
ou paramédical (implants, lentilles de contact...) le domaine agroalimentaire (gelée, ...), et dans
bien d'autres encore (Firmin 2012). Des travaux ont été effectués sur des organogels afin de
trouver des solutions douces pour des appareils optiques sans rayures, ou la récupération de
produits pétroliers afin de réduire la pollution en cas de naufrage d'un navire pétrolier
(Soundarajan et Mohan Das 2019, Prathap et Sureshan 2012, Chintam Narayana et al 2019).
L'objectif de ces travaux a été d'étudier la température de dégélification du gel obtenu à partir
de biomolécules extraites du bois d'Iroko, pour mieux le connaître et afin de permettre une
meilleure orientation de sa valorisation.

Matériels et méthodes

Pour réaliser ces travaux ont été utilisés des tubes test de gélification, dans lesquels ont été
introduits 5 mg de chlorophorine obtenue par purification grâce à une colonne de silice. Puis
sur une balance de précision, divers solvants (benzène, toluène, para-xylène, α-chlorobenzène,
tétralin et bromobenzène, limonène, chloroforme, tétrachlorure de carbone, dichlorométhane,
l'α-pinène, cyclohexane, hexane, heptane, l'acétate d'éthyl, du DMSO/Eau et de l'eau) ont été
ajoutés dans les tubes jusqu'à 1 g. Les tubes ont été par la suite fermés et chauffés avec un
décapeur thermique à 80° C à 85° C, afin de solubiliser l'extrait dans les solvants. L'ensemble
est mis au repos à température ambiante du laboratoire jusqu'à la formation des gels.

La température de dégélification ou de fusion, a été mesurée progressivement à l'aide d'un bain
marie (37º C) à partir des gels obtenus dans les tubes à différentes concentrations. La
température du bain a été augmentée de 2º C toutes les 30 minutes, jusqu'à l'apparition de la
destruction du réseau formé par le gélifiant sur la paroi interne du tube, et la température
correspondante est relevée.

Premiers résultats

Les premiers résultats ont montré que la chlorophorine forme des gels avec des solvants aromatiques pétro sourcés (benzène, toluène, para-xylène, α-chlorobenzène, tétralin et bromobenzène) et le limonène un solvant vert. Des gels partiels ont été formés avec des solvants chlorés (chloroforme, tétrachlorure de carbone, dichlorométhane) et l'α-pinène. Des précipités dans les solvants aliphatiques (cyclohexane, hexane et heptane) ont été également produits (Tab. 1).

La stabilité thermique a montré une relation entre la concentration du gélifiant et la température
de fusion. Afin de décrire la stabilité thermique des gels, nous avons mesuré la température de
fusion des gels ou température de dégélification, ou température de transition entre l'état gel et
l'état solution à différentes concentrations des gels obtenus avec le toluène et le limonène, car
le toluène est le solvant le plus accessible en laboratoire, et le limonène étant un solvant vert
pour une valorisation éventuelle. Les résultats sont regroupés dans le Tab. 2 et la Fig 1.
<table><caption>Tab. 1: Résultats des tests de gélification de 5 mg d'extrait avec des solvants organiques et l'eau après chauffage de 80°C à 85°C et refroidissement</caption><thead><tr><th>Solvants</th><th>Gels opaque</th><th>Gel Partiel</th><th>Précipité</th><th>Soluble</th></tr></thead><tbody><tr><td>Benzène</td><td>+++</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Toluène</td><td>+++</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Para-Xylene</td><td>+++</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Alpha-Chlorobenzène</td><td>+++</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Limonène</td><td>+++</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Trétralin</td><td>+++</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bromobenzène</td><td>+++</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Eau</td><td></td><td></td><td>+++</td><td></td></tr><tr><td>DMSO/Eau(5/1)</td><td></td><td></td><td></td><td>+++</td></tr><tr><td>DMSO/Eau(1/5)</td><td></td><td></td><td>+++</td><td></td></tr><tr><td>Acétone</td><td></td><td></td><td></td><td>+++</td></tr><tr><td>Chloroforme</td><td></td><td>+++</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tétrachlorure de Carbone</td><td></td><td>+++</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Alpha-pinène</td><td></td><td>+++</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dichlorométhane</td><td></td><td>+++</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cyclohexanol</td><td></td><td></td><td></td><td>+++</td></tr><tr><td>Glycérol</td><td></td><td></td><td></td><td>+++</td></tr><tr><td>Acétate d'éthyle</td><td></td><td></td><td>+++</td><td></td></tr><tr><td>Ether Diethyle</td><td></td><td></td><td></td><td>+++</td></tr><tr><td>Cyclohexane</td><td></td><td></td><td>+++</td><td></td></tr><tr><td>Hexane</td><td></td><td></td><td>+++</td><td></td></tr><tr><td>Heptane</td><td></td><td></td><td>+++</td><td></td></tr></tbody></table>

<table><caption>Tab. 2 : Test de concentration minimum de gélification</caption><thead><tr><th>Solvants</th><th>0,5 %</th><th>1%</th><th>2%</th><th>3%</th><th>4%</th><th>5%</th></tr></thead><tbody><tr><td>Toluène</td><td>+++</td><td>+++</td><td>+++</td><td>+++</td><td>+++</td><td>+++</td></tr><tr><td>Limonène</td><td></td><td></td><td>+++</td><td>+++</td><td>+++</td><td>+++</td></tr></tbody></table>

## Conclusion et perspectives

Il ressort au terme de ces premiers résultats qu'il est possible d'extraire des métabolites secondaires des arbres possédant des propriétés intéressantes. Ceci, à partir des connexes à
l'exemple de l'Iroko (*Milicia Excelsa*) du Gabon, mais aussi qu'il est possible d'obtenir des gels à partir de ces derniers.

Ainsi, il est possible de penser une voie de valorisation des extractibles des connexes de la transformation du bois pour développer la filière des biomolécules dans l'industrie du bois du Gabon.

La suite de ces travaux est de faire l'étude au microscope électronique à balayage (MEB) de la structure des gels de *Milicia Excelsa*, aussi que l'étude de diverses propriétés (anti-inflammatoire, anti-cancéreux, anti-douleur etc) afin d'optimiser la valorisation de cette biomolécule.

## Test de Dégélification

<figure><img src="image_45.png" /><figcaption>Fig. 1 : Effet de la concentration de la chlorophorine sur la stabilité thermique des gels</figcaption></figure>

## Remerciements

L'état Gabonais via l'Agence Gabonaise des Bourses du Gabon.

## Référence Bibliographiques

Huang Z, Hashida K, Makino R, Kawamura F, Shimizu K, Kondo R, Ohara S (2009) Evaluation of Biological Activities of Extracts from 22 African Tropical Wood Species. Journal of Wood Science 55 (3): 225-29. https://doi.org/10.1007/s10086-008-1024-y.

Jeune Afrique (2013) Bassin du Congo: la transformation du bois face à de lourds défis.

Prathap A, Sureshan KM (2012); A mannitol based phase selective supergelator offers a simple, viable and greener method to combat marine oil spills; Chemical communications. Issue 43, 2012.

Royer M, Houde R, Stévanovic T (2010) Volet 1 : les extractibles forestiers québécois. Potentiel de développement lié aux extractibles forestiers : Etat des connaissances et revue des marchés. Centre de recherche sur le bois. Université de Laval.

Shimizu K, Yasutake S, Kondo R (2003) A New Stilbene with Tyrosinase Inhibitory Activity from Chlorophora Excelsa, ChemInform 34 (34) https://doi.org/10.1002/chin.200334209.
Soundarajan K, Mohan Das T (2019) Sugar-benzohydrazide based phase selective gelators for marine oil spill recovery and removal of dye from polluted water. Carbohydrate Research 481 (2019) 60–66.

St-Laurent Samuel A, Deshaies ME, Richard G, Escafit, E (2017) Guide pratique de mise en valeur du bois post-consommation. Réalisé dans le cadre du projet Faire flèche de tout bois. Québec, Nature Québec, 90 p.
# Détermination du métabolisme photosynthétique de *Conocarpus lancifolius* par analyse du δ¹³C

BIANZEUBE Tikri<fnref n="1" />, DOUGABKA Dao<fnref n="2" />, GERARD Jean<fnref n="3" />

## POSTER ANNULE

**Mots clefs :** Bois ; δ¹³C ; *Conocarpus lancifolius*

## Contexte et objectifs

*Conocarpus lancifolius* est un arbre ornemental originaire des régions côtières d'Afrique de l'Est et de la péninsule arabique. Il a été largement introduit dans des pays arides comme le Tchad, au cours des deux dernières décennies. Initialement planté à des fins décoratives, cet arbre a vu son utilisation s'étendre rapidement en raison de sa croissance rapide, de ses faibles besoins en eau et de sa résistance à la sécheresse. De ce fait, il s'avère être une espèce idéale pour dans le cadre de programmes de reboisement et de lutte contre la désertification (Redha et al 2012). Toutefois, malgré l'adoption croissante de *Conocarpus lancifolius* dans ces régions arides, les mécanismes physiologiques qui sont à l'origine de sa tolérance à ces environnements hostiles sont encore peu étudiés, notamment en ce qui concerne son métabolisme photosynthétique.

Le métabolisme photosynthétique des plantes se divise en deux catégories principales : les plantes de type C3 et les plantes de type C4. Les plantes de type C3, constituent la majorité des espèces végétales, et utilisent une voie photosynthétique dite "classique". En revanche, les plantes de type C4 sont quant à elles mieux adaptées aux environnements arides, grâce à une utilisation plus optimale du dioxyde de carbone et de l'eau. Ces deux catégories de plantes présentent des signatures isotopiques distinctes : les plantes de type C3 se caractérisent par des valeurs de rapport isotopique entre le 12C et le 13C (δ¹³C) comprises entre -22 ‰ et -30 ‰, tandis que ce même rapport est compris -10 ‰ à -16 ‰ pour les plantes de type C4 (Farquhar et al 1989, Ehleringer 1993).

Au Tchad, pendant la période des fortes chaleurs (de mars à mai), contrairement aux plantes qui voient leurs feuilles se faner et se dessécher, *Conocarpus lancifolius* semble ne présenter aucun signe de souffrance ou de faiblesse. Cette observation amène à se questionner quant à son métabolisme photosynthétique lui permettant de résister face à un tel stress hydrique.

L'objectif de cette étude est de déterminer, à l'aide d'analyse en δ¹³C, si *Conocarpus lancifolius* est une espèce qui adopte un métabolisme de type C3 ou C4. Cette méthode constitue un outil fiable pour distinguer ces deux types de métabolisme, en raison des différences de fractionnement isotopique dans les voies métaboliques relatives à la photosynthèse.

Les résultats attendus permettront, non seulement de mieux comprendre la capacité d'adaptation de cette espèce au stress hydrique, mais aussi d'évaluer son potentiel pour une utilisation optimale dans les programmes de restauration écologique et/ou de reboisement dans des régions qui deviennent de plus en plus arides.

<footnote n="1">¹ Laboratoire d'étude et de recherche en technologie industrielle de la faculté des sciences appliquées, Université de N'Djamena, Tchad</footnote>

<footnote n="2">² Ecole Nationale Supérieure des Travaux Publics, BP 60 N'Djamena, Tchad</footnote>

<footnote n="3">³ CIRAD, UPR BioWooEB, 34398 Montpellier, France
[dougabkadao@yahoo.fr](mailto:dougabkadao@yahoo.fr)</footnote>
# Matériel et méthode

## Matériel végétal

Cette étude a été réalisée sur des rondelles de 20 cm d'épaisseur, prélevées à une hauteur de 50 cm au-dessus du sol, sur 5 arbres de *Conocarpus lancifolius* abattus, localisés à N'Djamena, au Tchad. Des échantillons de poudre de bois ont ensuite été obtenus par ponçage effectué (à l'aide d'une râpe métallique) sur des barrettes radiales de 2 cm de large et d'épaisseur 5 mm prélevées dans ces rondelles (Fig. 1).

Les poudres ainsi récupérées ont été stockées dans des tubes en plastique étiquetés avec le numéro de l'échantillon (Fig. 2). Chaque échantillon a ensuite été pesé à l'aide d'une balance de marque Mettler Toledo de précision 0,01 mg, dans des capsules en étain de 5 x 3,5 mm (Fig. 3). Pour la détermination rapport isotopique entre le ¹²C et le ¹³C (δ¹³C), 5 microgrammes de poudre de bois, par échantillon, ont été analysés. Cinq échantillons, chacun prélevé sur un arbre différent, ont été analysés dans le cadre de cette étude.

<figure><img src="image_46.png" /><figcaption>Fig. 1 : Ponçage des bois</figcaption></figure>

<figure><img src="image_47.png" /><figcaption>Fig. 2 : Poudre récupérée</figcaption></figure>

<figure><img src="image_48.png" /><figcaption>Fig. 3 : Micro pesée</figcaption></figure>

## Méthode d'analyse

Les analyses isotopiques ont été réalisées par spectrométrie de masse des rapports isotopiques (IRMS), en mode dit « flux continu », couplée à un système automatisé de préparation des échantillons. Les échantillons solides ont été analysés à l'aide du système Pyrocube, configuré en mode combustion NCS, conformément à la méthode décrite par Fourel et al (2014).

Les échantillons ont été analysés en une seule gamme, afin d'assurer la cohérence des résultats entre les différents échantillons. Pour vérifier une éventuelle dérive instrumentale au cours du processus d'analyse, des aliquotes du standard ASP 3 ont été placées au début et à la fin du lot. Chaque échantillon a été analysé en trois aliquotes pour garantir la reproductibilité des résultats.

Les analyses ont été réalisées au Laboratoire d'Écologie des Hydro systèmes Naturels et Anthropisés (LEHNA-UMR5023).

# Résultats et discussions

## Présentation du résultat

L'analyse isotopique du carbone 13 (δ¹³C) réalisée sur cinq échantillons de bois de *Conocarpus lancifolius* a donné une valeur moyenne de -26,4 ± 0,2 ‰. Cette valeur se situe dans la plage caractéristique des plantes à métabolisme photosynthétique de type C3, dont les valeurs de δ¹³C varient généralement entre -22 ‰ et -30 ‰ (Ehleringer 1993). Cela suggère que *Conocarpus lancifolius* utilise un métabolisme de type C3 pour la photosynthèse, bien qu'il prospère dans des environnements arides où les plantes C4 sont le plus souvent mieux adaptées.
## Discussion

La valeur moyenne du rapport isotopique δ¹³C pour *Conocarpus lancifolius*, égale à -26,4 ‰, indique que cette plante adopte un métabolisme de type C3. Ce résultat est en opposition avec les hypothèses initiales, qui, en raison du comportement de l'arbre durant les périodes de fortes chaleurs, suggéraient un possible métabolisme de type C4. Cette divergence soulève des questions sur les mécanismes qui permettent à *Conocarpus lancifolius* de prospérer dans des conditions de stress hydrique extrême. Quels processus physiologiques spécifiques permettent à cet arbre de s'adapter aux environnements arides ?

Des études antérieures ont mis en avant des résultats similaires pour d'autres espèces d'arbres des régions arides, bien que celles-ci ne présentent pas la même tolérance aux températures élevées que *Conocarpus lancifolius*. Par exemple, Gebrekirstos et al (2011) ont obtenus les valeurs moyennes de δ¹³C suivantes pour quatre essences agroforestières d'Éthiopie : *Acacia senegal* (-24,76 ‰ ± 0,08), *A. seyal* (-24,62 ‰ ± 0,34), *A. tortilis* (-24,31 ‰ ± 0,25), et *Balanites aegyptiaca* (-24,48 ‰ ± 0,38). Ces espèces, bien qu'évoluant dans des environnements arides, affichent, elles aussi, des valeurs isotopiques caractéristiques des plantes C3.

Plus récemment, les travaux de Condé et al (2020) ont permis de déterminer les valeurs moyennes de δ¹³C pour *Tectona grandis* (-26,9 ‰ ± 0,2), *Tamarindus indica* (-30,2 ‰ ± 0,7), et *Pericopsis laxiflora* (-28,3 ‰ ± 0,5) en Guinée, confirmant que plusieurs espèces d'arbres en régions sèches adoptent également un métabolisme de type C3. Au Tchad, Dougabka et al (2023) ont obtenu une valeur moyenne de -27,5 ‰ pour de δ¹³C de *Balanites aegyptiaca* dans les zones sahéliennes et soudaniennes, tandis que Fall et al. (1998) mentionnent des valeurs comprises entre -24,94 ‰ et -28,06 ‰ pour *Faidherbia albida* au Sénégal.

Ces comparaisons mettent en évidence que, bien que les plantes C4 soient souvent mieux adaptées aux environnements arides, certaines plantes C3 présentent des adaptations physiologiques leur permettant de supporter également des conditions de stress hydrique. Le fait que *Conocarpus lancifolius* soit une plante de type C3, tout en montrant une résistance aux températures extrêmes et à la sécheresse, ouvre de nouvelles pistes de recherche. Des travaux plus approfondis focalisé sur ses mécanismes physiologiques spécifiques, tels que le développement de racines profondes ou une meilleure gestion de l'eau, pourrait permettre d'améliorer la compréhension de son mécanisme d'adaptation aux environnements arides.

## Conclusion

Cette étude a révélé que *Conocarpus lancifolius* adopte un métabolisme de type C3, avec une valeur moyenne de δ¹³C égale à -26,4 ‰ ± 0,2. Malgré ce métabolisme, typique des plantes moins adaptées aux environnements arides, cet arbre présente une capacité remarquable à survivre dans des régions très sèches, probablement grâce à des adaptations physiologiques spécifiques. Ces premiers résultats offrent des perspectives intéressantes pour l'intégration de *Conocarpus lancifolius* dans des programmes de reboisement et de lutte contre la désertification. Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour permettre de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents à cette tolérance à la sécheresse, afin d'optimiser son utilisation dans des régions encore plus arides.

## Remerciements

Nous adressons nos sincères remerciements à l'Ambassade de France au Tchad pour l'octroi de la bourse ayant permis se soutenir financièrement le séjour scientifique de haut niveau qui a rendu ce travail possible. Nous exprimons également notre profonde gratitude à Jean Gérard
pour la prise en charge des frais d'analyses, ainsi qu'à François Fourel pour la réalisation des expériences et son implication dans ce projet.

Références

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Dougabka D, Bianzeube T, Amadji TA, Gérard J, Djonglibet WD, Bentaleb (2023)
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Ehleringer JR (1993) Carbon and water relations in desert plants: an isotopic perspective, stable isotopes and plant carbon-water relations? Academic Press : 155-172,

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Fourel F, Martineau F, Seris M, Lécuyer C (2014) Simultaneous N, C, S stable isotope analyses using a new purge and trap elemental analyzer and an isotope ratio mass spectrometer. Rapid communications in mass spectrometry, 28(23): 2587-2594.

Gebrekirstos A, Van Noordwijk M, Neufeldt H, Mitlöhner R (2011) Relationships of stable carbon isotopes, plant water potential and growth: an approach to assess water use efficiency and growth strategies of dry land agroforestry species. Trees, 25: 95-102.

Redha A, Suleman P, Al-Hasan R, Afzal M (2012) Responses of *Conocarpus lancifolius* to environmental stress: a case study in the semi-arid land of Kuwait. Phyton, 81(1):181-190.
# Analyse probabiliste du comportement élastique de deux essences de bois tropicaux : Influence de la température.

NGUEDJIO Loïc Chrislin¹,², MEZATIO Annabelle Kosguine², DUBOIS Frédéric³,
MOUTOU PITTI Rostand¹,⁴, BLAYSAT Benoit¹, TALLA Pierre Kisito²,
SAUVAT Nicolas¹, GRIL Joseph¹

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

²Unité de Recherche de Mécanique et de Modélisation des Systèmes des Physiques (UR-2MSP) ; Département de Physiques, Faculté des Sciences, Université de Dschang, BP 67,
Dschang, Cameroun

³Université de Limoges, GC2D, UR 14477, Egletons, France

⁴CENAREST, IRT, BP14070, Libreville, Gabon
loic.nguedjio@doctorant.uca.fr

**Mots clefs** : Bois tropical ; comportement élastique ; analyse probabiliste ; modèle de Weibull ; température.

## Contexte et objectifs

Le bois est considéré comme un matériau composite dans lequel coexistent de nombreux niveaux d'hétérogénéités à plusieurs échelles, pourvu de défauts, distribués et localisés, de taille plus ou moins importante. Ces hétérogénéités se manifestent par des variations spatiales des caractéristiques physiques et mécaniques du matériau, des variations qui aujourd'hui ne font plus l'ombre d'un doute puisque prouvées expérimentalement (Redjel 2013). En effet, cette constitution intrinsèque du matériau bois a une influence significative sur les paramètres mécaniques et physiques liés à la rigidité des structures en bois. Il convient donc d'associer aux modèles déterministes existants, dédiés à la modélisation du phénomène de rigidité, des approches statistiques et probabilistes qui ont l'avantage de mieux estimer l'importance relative des différentes variabilités influant sur la fiabilité du matériau de construction (Saoud et al 2018). Dans cette étude, une analyse probabiliste de Weibull est utilisée pour tenter de décrire les causes des variabilités observées sur le comportement élastique des essences des bois tropicaux Ayous (*Triplochiton scleroxylon*) et Padouk (*Pterocarpus soyauxii*) de la localité de Gambe dans le centre du Cameroun.

## Matériels et méthodes

### Modèle probabiliste de Weibull

La distribution de Weibull à deux paramètres utilisés est reconnue dans la littérature pour décrire le comportement élastique et la probabilité de rupture des bois tropicaux (Maache et al 2017). La fonction de densité de probabilité du modèle statistique de Weibull à deux paramètres est définie par l'équation (1) (Djeghader et al 2019). L'intégration de cette densité de probabilité donne la fonction de répartition cumulée utilisée comme fonction prédictive du comportement élastique du matériau, comme décrit par l'équation (2) (Barbosa et al 2018) :

$$f(x) = \frac{m}{a} \left(\frac{x}{a}\right)^{m-1} e^{-\left(\frac{x}{a}\right)^m} \quad (1)$$
$$F(x) = 1 - e^{-(\frac{x}{a})^m} \qquad (2)$$

avec, m le module de Weibull traduisant l'inhomogénéité de la taille des défauts et le degré de dispersion, a le paramètre de forme de la distribution et x une variable indépendante. Le paramètre m est déterminé en linéarisant l'équation (2) et en déterminant la pente de la droite obtenue (équation (3)) :

$$\ln(-\ln(1-F(x))) = m(\ln(x) - \ln(a)) \qquad (3)$$

Dans cette étude, la variable utilisée est le module d'Young (MOE) et le taux de rigidité axiale représentée par la fonction de répartition F(x) sera donné par l'expression suivante :

$$F(x) = P_r = \frac{i}{N+1} \qquad (4)$$

où i est le rang de l'échantillon testé, après classement par MOE croissant, et N la taille de l'échantillonnage.

## Méthode expérimentale

Le module d'élasticité de chacune de nos éprouvettes a été déterminé dans la direction longitudinale des fibres en flexion quatre points. Le dispositif expérimental utilisé est celui de la Fig. 1. Ce dispositif est constitué d'un système de chargement à masses marquées où la contrainte est calculée selon l'équation (5) dans laquelle $l = 320$ mm est la distance entre les appuis, $L = 360$ mm la longueur totale de l'éprouvette et $h = 20$ mm la hauteur de l'éprouvette (NF EN 384), g la pesanteur et m la valeur en kg de la masse utilisée. L'éprouvette se trouve dans une chambre où la température est régulée et maintenue constante à la valeur souhaitée pour un essai donné. Des jauges de déformations collées parallèlement à la direction longitudinale des fibres permettent d'obtenir les déformations de l'éprouvette pour un chargement donnée.

$$\sigma = \frac{3g(L-l)}{2h^3} m \qquad (5)$$

<figure><img src="image_49.png" /><figcaption>Fig.1 : Dispositif expérimental pour la détermination du MOE en fonction de la température.</figcaption></figure>

Pour chacune des deux essences, les éprouvettes ont été testées à des niveaux de température de 25°C, 30°C, 35°C, 40°C, 45°C, 50°C, 60°C, 70°C, 80°C, 90°C et 100°C, respectivement, puis les MOEs calculés en évaluant la pente de la courbe contrainte-déformation correspondante.

## Résultats et discussions

La Fig. 2 nous montre les valeurs du paramètre de Weibull. On observe une dispersion des points expérimentaux autour de la ligne de régression linéaire de l'équation de probabilité pour l'Ayous et le Padouk. Les écarts entre les points expérimentaux et la ligne de régression peuvent être attribués à des défauts dans la structure interne des échantillons testés. Selon (Redjel 2017),
la taille de ces défauts influe sur la résistance du bois et peut initier une rupture, contribuant à la dispersion autour de la ligne de régression. Le module de Weibull, qui indique la dispersion, varie de 9,2057 à 15,621 pour l'Ayous et de 3,409 à 6,1503 pour le Padouk. La gamme inférieure des valeurs du module de Weibull pour le Padouk reflète une répartition très variable des défauts entre les échantillons, conduisant à une large dispersion des mesures expérimentales du module d'élasticité (Brito et al 2023). Le module de Weibull plus élevé pour l'Ayous par rapport au Padouk indique une moindre variabilité dans la dispersion des échantillons d'Ayous. Pour les deux espèces, le module de Weibull est inférieur à 20, une valeur de référence dans la littérature indiquant une dispersion variable entre les échantillons. Ces résultats montrent que le comportement élastique du bois présente une variabilité qui peut être décrite efficacement par un modèle probabiliste de Weibull à deux paramètres.

<figure><img src="image_50.png" /><figcaption>Fig. 2a : Détermination de m : Padouk.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_51.png" /><figcaption>Fig. 2b : Détermination de m : Ayous.</figcaption></figure>

Nous constatons également dans cette étude que le module de Weibull admet une évolution aléatoire par rapport à la température. La température a donc un effet aléatoire sur la dispersion autour de la rigidité axiale de nos échantillons.

## Conclusion et perspectives

Dans ce travail, nous avons étudié le comportement élastique de deux essences tropicales de bois, le Padouk et l'Ayous. L'étude s'est appuyée sur une analyse probabiliste de type Weibull à deux paramètres et l'effet de la température a été incluse à travers la détermination du module d'élasticité longitudinal. A l'issue de nos investigations, nous pouvons tirer plusieurs conclusions. La distribution de Weibull à deux paramètres décrit efficacement la nature aléatoire de la variabilité du bois tropical. Il a été observé que l'Ayous présente un module de Weibull plus élevé que celui du Padouk, ce qui suggère une plus grande dispersion des indicateurs de rigidité dans l'Ayous. Cependant, les deux espèces présentent des modules de Weibull inférieurs à 20, indiquant une variabilité dans la dispersion des échantillons. La température a exercé une influence significative sur ces paramètres probabilistes, contribuant à leurs caractéristiques aléatoires. De futures recherches exploreront les effets thermiques sur le comportement de ces essences de bois au-delà de leurs limites élastiques. La modélisation déterministe du comportement couplé fissuration-thermo-viscoélastique permettra de mieux comprendre la complexité du bois, facilitant ainsi la conception de structures en bois plus solides et durables.

## Remerciements

Les auteurs remercient l'UR-2MSP de l'Université de Dschang pour avoir fourni les installations de flexion. Les auteurs remercient également l'ANR via le projet ENR PRCE
DIAM-WOOD, le projet Emergence du programme CAP2025 de l'UCA, le projet WoodMob du CIR ITPS CAP 2025 et le projet IEA CNRS 2024 pour le soutien apporté à ce travail.

Références

Barbosa J, Correia J, Junior C, De Jesus A (2018) Improvement of fatigue life estimation of composite materials under constant amplitudes loading, In: Portuguese Conference on Fracture, pages 425–463.

Brito T, Ferreira J, Ferreira G, Da Silva J, Mendonça A, Neto H (2023), Physical and mechanical properties of thermally modified short-rotation wood in a closed system, International Wood Products Journal, 14:1–8.

Djeghader D, Redjel B (2019) Effect of water absorption on the Weibull distribution of fatigue test in jute-reinforced polyester composite materials, Advanced Composites Letters, 28 :096369351985383.

Maache M, Abderrezak B, Amroune S, Scarpa F, Dufresne A (2017) Characterization of a novel natural cellulosic fiber from juncus effusus, Carbohydrate Polymers, 171 :163–172.

Redjel B (2013), Endommagement et comportement à la rupture au cisaillement de voile de panneau en bois à lamelles orientées OSB sous différents environnements, 21ème Congrès Français de Mécanique, Congrès français de mécanique, Bordeaux, France.

Redjel B (2017) Utilisation du modèle probabiliste de Weibull à la caractérisation de l'aspect aléatoire de la rupture en traction de panneaux en bois à lamelles orientées OSB, 23ème Congrès Français de Mécanique, Congrès français de mécanique, Lille, France.

Saoud A, Abdelhamid E, Khadija K, Ziani M, Matar M, Chergui M (2018) Technological characterization and correlation between mechanical and physical properties of the wood of thuja (Tectr canalis articulata) of the Khemissat region in Morocco, ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 13:632–637.
# Enhancing wood performance using citric acid and whey ultrafiltration permeate: a promising approach

KERALTA Assira<fnref n="1" />, CHAABENE Sahar<fnref n="2" />, WINNINGER Jérémy<fnref n="1" />, CHAMBERLAND Julien<fnref n="3" />, LANDRY Véronic<fnref n="1" />

assira.keralta.1@ulaval.ca

**Keywords:** Wood modification, polyesterification, whey ultrafiltration permeate.

## Context and objectives

Wood is increasingly valued for its environmental benefits, including carbon sequestration, recyclability, and aesthetic appeal. However, its hygroscopic nature limits its applications where stability and durability are critical. Traditional materials like concrete and steel, despite their environmental drawbacks, outperform wood in these areas. Wood's tendency to deform, crack, and degrade under varying humidity, exposure to microorganisms, and UV light necessitates effective treatment methods. One promising approach is polyesterification (Berube et al 2018, Kurkowiat et al 2022), where wood is impregnated with acids and alcohols, and the esterification reaction is carried out in situ to densify wood cell wall. This study investigates an innovative application of whey ultrafiltration (UF) permeate, a dairy coproduct containing lactose and minerals (Baldasso et al 2011, Chamberland et al 2020) as a replacement for traditional alcohols used in this process. The goal is to leverage the abundance and biosourced nature of whey UF permeate to improve wood's dimensional stability and moisture resistance. Preliminary results indicate that polyesterified wood with citric acid and whey UF permeate exhibits significant improvements in these properties. Further research will focus on the wood's resistance to fungal attack and color stability under various conditions.

## Materials and methods

Citric acid (CA) ≥99.5%, was purchased from Sigma Aldrich (Oakville, ON, Canada) and used as received. Whey UF permeate and lactose (>99.0%) powders were provided by Agropur (Longueuil, QC, Canada). Whey UF permeate contained 88% lactose, 5.8% ash, 2% non-protein nitrogen on a dry basis, and 4% w/w moisture. Trembling aspen (*Populus tremuloides* L.) wood was prepared by sawing solid wood pieces to the desired size as presented in Table 1. The samples were stored in a conditioning room (21 °C, 41% RH) before treatment.

### Wood Treatment Process

After the formulation preparation, ten block wood samples were immersed in the formulation, and a weight was put on the top to maintain the samples immersed in the formulation. They underwent a dynamic vacuum at 50 mbar in a desiccator for 1 h; afterward, the vacuum was cut, and samples were maintained immersed in the formulation at atmospheric pressure and ambient temperature to absorb the formulation for 24 h. They were then removed from the formulation, and a paper was used to remove the excess solution. Samples were weighted, and their dimensions were measured. The treatment process is summarized in Fig. 1. The

<footnote n="1">¹ Department of Wood and Forest Sciences, Renewable Materials Research Center, Université Laval, Quebec City, Canada, G1V 0A6.</footnote>

<footnote n="2">² Institut National des Sciences Appliquées et de Technologie, 1080 Tunis Cedex, Tunisie.</footnote>

<footnote n="3">³ STELA Dairy Research Center, Institute of Nutrition and Functional Foods (INAF), Department of Food Science, Université Laval, Quebec City, Canada, G1V 0A6.</footnote>
formulation WUPAC consists of an aqueous mixture of CA and whey UF permeate with a total solid content of 596 g/L.

<table><caption>Table 1: Wood sample dimensions and sampling for the different tests performed.</caption><thead><tr><th>Sample size (T × L × R)<br>mm³</th><th>Tests or analysis performed</th><th>Number of samples per<br>treatment</th></tr></thead><tbody><tr><td>25 × 25 × 10</td><td>Density, SU*, WGP*,<br>CWB*, ASE*</td><td>10</td></tr><tr><td>4 × 4 × 2</td><td>Thermogravimetric analysis,<br>infrared spectroscopy</td><td>2</td></tr><tr><td>50 × 50 × 10</td><td>Density profile</td><td>3</td></tr><tr><td>5 × 5 × 5</td><td>Sorption isotherms</td><td>2</td></tr></tbody></table>

SU*: solution uptake - WGP*: weight gain percentage - CWB*: Cell wall bulking -

ASE*: Anti-swelling efficiency.

<figure><img src="image_52.png" /><figcaption>Fig. 1: Wood treatment process</figcaption></figure>

## Physical characterization of the wood samples

After the impregnation process, the penetration of the solution into the wood samples was assessed and presented as solution uptake (SU). The impregnation process was followed by a curing step at 160 °C. The rate of solids gained or lost by the sample was calculated and presented as weight gain percentage (WGP). The cell wall bulking (CWB) due to the formation of polymers in the cell wall and the anti-swelling efficiency (ASE), which is the gain in dimensional stability after treatment, were calculated and compared to samples treated with water alone. Mean and standard deviation were used to plot each of these physical properties.

The density profile was measured before and after treatment on the sample. An X-ray densitometer QPD-01X (Quintek Measurement Systems, Knoxville, TN, USA) was used to measure the density profile. The density was measured at intervals of 0.02 mm through the specimen's thickness in the radial direction. Three samples for each treatment were used, and the mean was used for the plot.

## Chemical characterization of the wood samples

Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy analysis was conducted using the Invenio R spectrometer (Bruker, Billerica, MA, USA) to assess the effectiveness of the reaction inside wood. Spectra were recorded on the untreated samples, water-treated samples, and samples treated with the WUPCA formulation. Spectra were obtained by accumulating 32 scans in the 400 to 4000 cm⁻¹ region with a resolution of 4 cm⁻¹. The OPUS software (Bruker, Billerica, MA, USA) was used to process the spectra.

## Thermal characterization of the wood samples

Thermogravimetric analyses were performed using a TGA 851e (Mettler Toledo, Greifensee, Switzerland) to assess the thermal degradation of treated samples and the impact of curing
temperature on the thermal properties of the samples. The temperature was raised from 35 °C to 800 °C at a rate of 10 °C/min under a nitrogen flow of 100 mL/min. Each sample was tested two times.

## Hygroscopic characterization

Sorption isotherm tests were conducted using a DVS Adventure water vapor sorption analyzer (Surface Measurement Systems, Allentown, USA) at 25 °C. The samples were first dried at 0% RH until the mass change of the specimen per minute (dm/dt) was <0.001% min⁻¹ over a period of 10 min and then exposed to an RH of 95% for 720 min. This was done to limit the potential influence of the previous sorption history on the sorption isotherms, which has been observed when comparing multiple sorption cycles (Majka et al 2016). Afterwards, the samples were dried again at 0% RH before the RH was increased stepwise in the following sequence: 5, 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, 85, 95% RH (absorption curve), which was followed by a decrease to 0% RH in the reverse order (desorption curve). The RH in the analysis chamber was maintained until the sample's mass percentage varied by less than 0.0002% over 10 minutes or the step duration exceeded 24 h. The moisture content during adsorption and desorption cycles was plotted against the target RH. Two repetitions were performed on each type of sample.

## Results and discussion

### Physical properties

Fig. 2 presents the SU of water (used as reference) and WUPCA formulation by trembling aspen samples. WUPCA formulation was absorbed as much as water by the samples, even it is quite higher than the absorption of water (Fig. 2a). This difference in solution uptake between water and WUPCA is explained by the difference in oven-dry density. Samples impregnated with water were quite denser than those impregnated with WUPCA formulation (Fig. 2b). After curing at 160 °C following the impregnation process, samples impregnated with water had a weight loss of around 1%, which could be attributed to the leaching of extractives by hot water. Samples treated by WUPCA had a gain weight percentage of around 40%, which corresponds to the amount of solids components formed between whey UF permeate and CA (Fig. 2a). This could be seen in the density; samples treated with water had almost the same density. In contrast, samples treated with WUPCA gained in density after the treatment due to the products formed in wood between CA and whey UF permeate.

<figure><img src="image_53.png" /><figcaption>Fig. 2: Comparison of the solution uptake (SU) and weight gain percentage (WGP) (a) and density of water-treated and WUPCA-treated samples.</figcaption></figure>

The density profile presented in the Fig. 3 showed that the treatment was almost homogeneous throughout the entire thickness of the samples. The density profile remained the same after the treatment with water, showing that the curing temperature did not affect the wood density throughout its entire thickness.
<figure><img src="image_54.png" /><figcaption>Fig. 3: Comparison of the density profile before and after treatment for water-treated (a) and WUPCA-treated (b) samples.</figcaption></figure>

### Chemical composition changes

Untreated, water-treated, and WUPCA-treated samples were analyzed by FTIR and presented in Fig. 4. Firstly, the bands of the main wood components (cellulose, hemicellulose, and lignin) did not change, meaning that the curing temperature did not affect these polymers, and the WL observed could be definitively attributed to the loss of extractives. For WUPCA-treated samples, there is a deep increase in the band intensity at 1733 cm⁻¹ assigned to C=O esters, meaning that CA and the lactose in whey UF permeate reacted together in wood. There is also a decrease in the band intensity at 3320 cm⁻¹ assigned to OH, meaning there might be a reaction between OH groups of wood and CA.

<figure><img src="image_55.png" /><figcaption>Fig. 4: FTIR spectra comparison of untreated, water-treated, and WUPCA-treated samples.</figcaption></figure>

### Thermal properties investigation

The initial pyrolysis temperature remains unchanged with water treatment. However, a decrease in the initial pyrolysis temperature is observed following WUPCA treatment (Fig. 5a). Additionally, the residual mass after analysis at 800 °C is higher for WUPCA-treated samples, while untreated and water-treated samples exhibit the same residual mass as untreated wood. This could be attributed to the presence of other components in whey UF permeate, particularly minerals, which may lower the initial pyrolysis temperature by accelerating the dehydration process and promoting the formation of a significant amount of char (Hagen et al 2009).

### Hygroscopic behavior of wood samples

Fig. 6 shows the sorption isotherms of untreated, water-treated, and WUPCA-treated samples. All isotherms exhibited a type II pattern, which is typical for wood (Niemz et al 2023, Anwar et al 2021). However, the WUPCA-treated samples demonstrated lower sorption across the entire hygroscopic range compared to the untreated samples. This reduction is likely due to the occupation of absorption sites in the wood by the products formed between citric acid (CA) and lactose in the whey UF permeate. For the water-treated samples, there was a slight decrease in
adsorption, possibly due to the removal of some hydrophilic extractives during the heat treatment.

<figure><img src="image_56.png" /><figcaption>Fig. 5: Comparison of the thermogravimetric analysis (a) and its derivative (b) of untreated, water-treated, and WUPCA-treated samples.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_57.png" /><figcaption>Fig. 6: Comparison of sorption isotherms of untreated, water-treated, and WUPCA-treated samples.</figcaption></figure>

## Expected results

- There was a notable increase in density throughout the entire thickness of the samples. This density increase is expected to enhance the mechanical properties of the wood, as many wood mechanical properties are proportional to density.

- The moisture content of the wood was significantly reduced across the entire hygroscopic range after treatment, suggesting improved resistance to fungal attack. Previous studies have shown that wood's resistance to fungi is related to its ability to exclude moisture after treatment (Thybring Emile Engelund 2009).

- Long-term stability and durability of the treated samples are anticipated, owing to the stability of the compounds formed within the wood."

## Conclusion and perspectives

This study shows the potential of whey UF permeate in enhancing wood properties. The lactose in whey UF permeate can react with citric acid inside trembling aspen wood, resulting in a higher densification of the cell wall. The cell wall bulking leads to an increase in density through the entire wood thickness and a deep increase of the dimensional stability. Most importantly, there is also a deep decrease in the moisture content of treated wood compared to untreated during the sorption isotherm test. This process offers substantial benefits for both the dairy and wood industries in Quebec and Canada. This process also presents a promising opportunity to add value to the primary co-products of the dairy industry, while simultaneously enabling the development of innovative wood products.
## Acknowledgments

We would like to thank the Fonds de Recherche du Québec – Nature et Technologie (FRQNT) and the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) for funding this project through the NOVA program. We would also like to thank all the technicians and members of the Renewable Materials Research Center.

## References

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Thybring, E. E (2013) The Decay Resistance of Modified Wood Influenced by Moisture Exclusion and Swelling Reduction, International Biodeterioration & Biodegradation, 82, 87-95.
# Grasping the craft of cladding facades with wood: alder as a case study.

BRUN Géraldine¹, ALMEVIK Gunnar¹, JOHANSSON Karin¹, BJÖRLING Nils²

¹Department of Conservation, University of Gothenburg

²Chalmers University of Technology
geraldine.brun@gu.se

**Key words:** Alder, wood cladding, craft, durability, historical literature, regenerative architecture.

## Background and goals

Already in antiquity, alder had proved to perform well underwater while being non-durable above the ground (Vitruvius 1547). Today, the European standard EN 350:2016 informs us that black alder (alnus glutinosa) is not durable to attack by termites, not resistant to trichoferus holosericeus, and prone to decay from basidiomycete fungi and soft rotting micro-fungi. The latter is determined either by observing the mass loss when contaminated by the organism, or by looking at the longevity of stakes in ground-contact (EN 350:2016).

My observations of crafted wood claddings in France and Scandinavia completed by literature review revealed that alder has been used in different places as a building envelop material. Fig. 1 shows a cladding in Champagne, where the tradition of using black alder as a façade material is today marginal. Fig. 2, 3, and 4 show different alder claddings in a region of Sweden, where only few objects have been identified. In another area of Sweden and in Finland, alder has been used to craft shingles for the roofs of churches and belfries (MiGo:byggnadsvård 2020).

Alder seems to have been chosen for outdoor use in architecture in multiple locations, even though it is recognized as non-durable. The use of species ranked as non-durable in EN 350 is disapproved for cladding purposes by French recommendations, thus panels of conifers or other non-local species are taking over in Champagne. Before it disappears, I see the need to learn from the craft of cladding facades with alder and to answer the question: can alder wood be more durable than expected outdoor or can claddings of non-durable wood perform well?

<figure><img src="image_58.png" /><figcaption>Fig. 1: shiplaps on a barn, Champagne. Photo by the author.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_59.png" /><figcaption>Fig. 2: boards on boards on an outhouse, Västra Götaland. Photo by the author.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_60.png" /><figcaption>Fig. 3: inbuilt boards on a house, Västra Götaland. Photo by R. Carlsson.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_61.png" /><figcaption>Fig. 4: inside of boards on boards on a barn, Västra Götaland. Photo by R. Carlsson.</figcaption></figure>
## Approach and methods

Previous research on pre-industrial building craft has taught us how to develop sustainable constructive solutions, for example stone adhesive based on wood tar (see Ebert 2024), as well as inspired design solutions, for example in the case of wooden bridges (see Kromoser et al 2024). My research attempts to grasp the potential that the craftspersons' skills and knowledge have in helping us developing sustainable and regenerative design solutions for wood claddings. Through the case study of alder as a cladding material, I investigate how both our immaterial and built heritages can be used to reactualize traditional know-how of interest. Historical literature and field observations with craft analysis are the main sources of information.

To conduct craft analysis, I solicited professionals of the built heritage. In Sweden, I got the support of the craft researcher-practitioner Robert Carlsson for observations and discussions. In Champagne, the practitioner Laurent Roussel and the built heritage technician Jean-Marc Marande guided my fieldwork and my interpretations. The species identification was confirmed with microscope because alder wood is hard to recognize when weathered (Lindblad et al 2023).

To make sense of my observations and grasp the explanations from the practitioners, I started to make alder cladding elements by hewing and hand-planning boards and splitting shingles at the craft laboratory in Mariestad, Sweden (see Fig. 5 to 8). Finally, I attempted to get a broader knowledge of alder, both by experiencing its properties through carving, and by understanding its diverse uses through reading archaeological reports.

<figure><img src="image_62.png" /><figcaption>Fig. 5: hewing the edge of a board, photo by the author.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_63.png" /><figcaption>Fig. 6: planning a board by hand, photo by the author.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_64.png" /><figcaption>Fig. 7: hewing the surface of a shingle, photo by the author.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_65.png" /><figcaption>Fig. 8: cutting away a dead knot with a handsaw, photo by the author.</figcaption></figure>

## Results and discussion

### Alder claddings typologies

In Champagne, claddings of tavillons are generally found on the buildings' west facades to protect the oak posts and the wattle-and-daub filling from erosion by the rain. To resist mechanical abrasion, the thin shiplap boards are kept in place by vertical battens (see Fig. 1) which cover the joints and limit the vibrations from the wind. Without those battens, the erosion of alder around the fasteners results in the boards detaching from the wall (Brun 2023). Tab. 1 shows the general characteristics of the observed claddings of alder both in France and Sweden.

<table><caption>Table 1: Observed cladding typologies.</caption><thead><tr><td>Location</td><td>Cladding type</td><td>Dimensions (m)</td><td>Coating</td><td>Illustration</td></tr></thead><tbody><tr><td>Champagne</td><td>Horizontal shiplaps</td><td>0,012x0,15</td><td>Raw or motor oil</td><td>Figure 1</td></tr><tr><td>Västra Götaland</td><td>Board on board</td><td>0,021/0,027x0,19</td><td>Apparently raw</td><td>Figure 2</td></tr><tr><td>Västra Götaland</td><td>Boards and battens</td><td>0,026x0,15</td><td>(Oil?) paint</td><td>Figure 3</td></tr><tr><td>Västra Götaland</td><td>Board on board</td><td>0,025x0,1/0,3</td><td>Breathable paint</td><td>Figure 4</td></tr></tbody></table>

### Alder peculiarities

In Swedish woodlands, alder and spruce are often found together (Hallander 1930, Herlitz 1932) and it seems like they have been perceived as equivalent for cladding the barn shown on
Fig. 4. Aspen is also found used together with spruce in Västra Götland (R. Carlsson, personal communication, April 2023). In Champagne, observed *tavillons* were made of alder, oak, or poplar. Alder deforms less than oak and poplar, possibly because it shrinks little (Gaudin et al 1999) and is the deciduous species with the straightest trunk (Grindhal 1941).

Another advantage of alder for cladding is that it is easy to process and lightweight (Herlitz 1932). It is also claimed to not be prone to cracking (Gibaja et al 2024, Mahn 1855). Anyhow, my field observations show that alder boards tend to crack in the ends. Alder shingles split from green wood were found to crack under drying for thicknesses under five millimetres (MiGo:byggnadsvård 2020). Also, some of the twenty-two millimetres boards sawn for my craft experiment presented a crack on the top end while some of the twelve millimetres boards cracked on the root end during drying in a cold ventilated room (see Fig. 9 and 10). The stocks were sawed rapidly after taking down the trees and the tension in the wood damaged the blade as shown on Fig. 11. Few sawmills know that alder stocks should rest for several months after falling and before sawing to let the tension dissipate (P. Jeuneux, personal communication, February 2024). A hypothesis is that alder boards or shingles crack due to tensions in the wood when the stocks did not rest for long enough.

Roussel (personal communication, July 2023) recommends installing alder shiplaps half dry instead of waiting to obtain a lower level of sixteen percents of moisture in the wood as for other species. According to the craftsman Nils Andersson, alder claddings perform best on north facades and should stay uncoated (R. Carlsson, personal communication, April 2023).

### Alder claddings sustainability

Fifty years old alders normally give timbers of good dimensions (Hallander 1930). Older trees grow much slower (Mahn 1855, Herlitz 1932) and tend to rot in the centre according to Roussel who selects trees about fifty years old for panels (personal communication, July 2023).

Raw panels of alder over seventy years old have been observed in Champagne, some of them in a good shape, some other presenting cracks and erosion around fasteners (Brun 2023). Both Roussel and Marande (personal communication, 2024) have observed that weathering forms a hard layer on alder wood which, they assume, makes the wood naturally durable. They added that alder claddings perform well in humid climates, while conifers' wood behaves better in drier conditions (personal communication, 2024). Anyhow, after a few months on a north wall at the craft Laboratory, fungi colonized the surface of the sawn alder panels (see Fig. 12). Alder wood is particularly smooth (Linnaeus 1749), and its surface should be less prone to fungal attacks than rough woods. Planning it would be a good way to obtain an even smoother surface.

Alder is a well-represented archaeological wood often found used in humid environments like in Crannogs in Scotland (Crone 1988) or in platform settlements and pile dwellings in Italy (Grassi and Mangani 2015, Perini 1984). Several archaeologists performing xylotomy on alder noted how rapidly the blades get worn. This was also experienced by a craftsperson when planning alder wood. They agree that it seems like alder absorbs and fixes minerals, which might be another factor explaining the damaged sawmill blade on Fig 11. Mahn provides a recipe to improve alder durability by iron impregnation: "Split a shingle from a mature alder and burry it in waterlogged ground, for example in a bog containing bog iron, and leave it there for three years to obtain a durable roofing material" (Mahn 1855, translation by the author).

Finally, black alder is a fast-growing species well distributed in Europe, possibly explaining its use in construction. Also, near rivers or lakes shores, as well as in marshes, it often represents the only alternative for wood production (Grindhal 1941, Hallander 1930).
<figure><img src="image_66.png" /><figcaption>Fig. 9: pith crack on the top end of a twenty-two millimetres board, photo by the author.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_67.png" /><figcaption>Fig. 10: pith crack on the root end of a twelve millimetres board, photo by the author.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_68.png" /><figcaption>Fig. 11: damaged teeth of the sawblade, photo by Mats Karlsson.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_69.png" /><figcaption>Fig. 12: fungi colonization on the cladding at the craft laboratory, photo by the author.</figcaption></figure>

## Conclusion and perspectives

The preliminary results indicate both that alder wood can be more durable than expected outdoor and that cladding made of non-durable wood can perform well. Unlike for spruce or oak, there is no evidence that a cladding of alder can last for centuries. Anyhow, a durability of seventy years overreaches the time of natural resource replenishment, meaning that cladding a façade with alder can be sustainable and relevant for regenerative architecture. Cladding facades durably with alder requires a specific knowledge which I haven't grasp totally yet. The issue of cracking and the question of improved durability by natural impregnation must be further studied. This will be done through the next stages of my craft experiment; by extending my literature review, and during coming fieldwork in Thiérarche region where alder is traditionally used for cladding as well (Claessens 2006, Gaudin et al 1999, Streith 1989).

The use of alder wood requires the adaptation of the production chain and project pace. The impossibility to work in *flux tendus* and the difficulty to exploit a resource in wet environments make alder noncompetitive. Anyhow, to foster resilience and diversity in both our built and natural environments, it is important to give priority to local craft in decision making processes. This is possible in small projects like the construction of detached or semi-detached houses which represent over half of the housing in Europe (Eurostat), or potentially in the public sector.

## Acknowledgements

The research was financed by the institution of conservation at the University of Gothenburg. The fieldwork was partly founded by the Adlerbertska Research Foundation.

## References

- Brun G (2023) When Wood Cladding Degenerates: Lessons on durability from traditional wood claddings after long weathering in real conditions. FORMakademisk, 16(4).

- Claessens H (2006) Réflexion sur la place de l'aulne en sylviculture. Forêt wallonne 80.

- Crone BA (1988) Dendrochronology and the study of crannogs. [Doctoral dissertation]. University of Sheffield.

- Ebert B (2024) Learning from the Past: Rediscovering Traditional Medieval Wood Tar Adhesives for Sustainable Stone Conservation and Built Heritage. Studies in Conservation, 1-9.

- Eurostat (2021) House or flat: where do you live? Eurostat.

- Gaudin S, Labbe S, Lebleu, G (1999) L'aulne glutineux en Champagne-Ardenne. Etude réalisée pour le compte du CRPF Champagne-Ardenne. CRPF Champagne-Ardenne. Châlons en Champagne, France. 47p.
Gibaja JF, Mineo M, Santos FJ, Morell B, Caruso-Fermé L, Remolins G, Masclans A, Mazzucco N (2024) The first Neolithic boats in the Mediterranean: The settlement of La Marmotta (Anguillara Sabazia, Lazio, Italy). Plos one, 19(3), e0299765.

Grassi B, Mangani C (2015) Guida alla palafitta di Bodio centrale o delle Monete. Grassi B, Mangani C (Eds.).

Grindhal T (1941) Al. Eken. Skogsägaren, 17. Jönköping, p. 262–264.

Hallander Å (1930) Klibbalen, ett förbisett trädslag. Skogsägaren. Jönköping, p. 186–187.

Herlitz N (1932) Om alen i sydsvenskt skogsbruk. Skogsägaren, 8. Jönköping, p. 123–126.

Kromoser B, Spitzer A, Ritt M, Grabner M (2024) Wooden Bridges: Strategies for Design, Construction and Wood Species-From Tradition to Future. International Journal of Architectural Heritage, 18(4), 652-668.

Lindblad L, Melin KM (2023) Field Method for Characterization of Deciduous Wooden Shingles. FORMakademisk 16(4).

Linnaeus C (1749) Flora oeconomica eller Hushållsnyttan af de i Sverige wildt wäxande örter.

Mahn JHF (1855) Sveriges löfskogar, deras plantering, vård, nytta och mångfaldiga användbarhet i landthushållningen, medicine m.m.. Stockholm.

MiGo:byggnadsvård (2020) Slutrapport för projekt byggarbete i virket al. Länsstyrelsens diarienummer 8423-2019.

Perini R (1984) Scavi archeologici nella zona palafitticola di Fiavé-Carera. 1. Situazione dei depositi e dei resti strutturali: campagne 1969-1976. Servizio Beni Culturali della Provincia Autonoma di Trento.

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Streith M (1989) L'habitat. L'élevage. La thiérarche rurale et herbagère.

Vitruvius Pollio M (1547) Le premier livre d'architecture (J. Martin, Trans.). Michel de Vascosan (Ed).
# Mise au point de formulations biosourcées innovantes à base de polyuréthanes sans isocyanate comme produit de traitement du bois

VINCHELIN Pierre, GERARDIN Philippe, FREDON Emmanuel

LERMAB (Laboratoire d'Études et de Recherche sur le Matériau Bois), Université de Lorraine, France

pierre.vinchelin@univ-lorraine.fr

**Mots clefs** : imprégnation du bois ; préservation du bois ; non-isocyanate polyurethane ; adhésifs ; finitions ; modification chimique du bois

## Contexte et objectifs

Le bois est un matériau d'origine biologique dont l'emploi est courant en structure. Étant hygroscopique, ses interactions avec l'eau sont fortes et peuvent engendrer des variations dimensionnelles ainsi qu'un risque de dégradation par les agents de dégradation du bois et donc à terme des détériorations mécaniques. Dans le but de protéger le bois des attaques biologiques, de nombreux traitements biocides ont été développés et demeurent encore aujourd'hui très utilisés. Le problème majeur avec les traitements biocides classiques est leur toxicité vis-à-vis de l'homme et de l'environnement (Hill 2006, Rowell 2013). De nouvelles alternatives de traitement ont été mises au point pour pallier la toxicité des traitements de préservation du bois. Ces nouvelles méthodes, qualifiées de « non biocides », sont divisées en deux catégories : le traitement thermique et la modification chimique. Elles visent à éliminer ou masquer les sites de sorption de l'eau du bois (notamment les groupements hydroxyles -OH des hémicelluloses, un des trois polymères pariétaux du bois avec la cellulose et la lignine). Le traitement thermique du bois consiste en une dégradation contrôlée du matériau par chauffage (notamment des hémicelluloses riches en groupements hydroxyles). La modification chimique peut être une imprégnation de composés polymérisant *in situ* dans le bois ou de composés modifiant chimiquement la structure des polymères pariétaux en se greffant aux groupements hydroxyles (Zelinka et al 2022).

Le projet de thèse s'inscrit dans une démarche de développement durable en proposant des solutions biosourcées et innovantes de modification chimique du bois. Actuellement, les bois modifiés constituent encore un marché de niche et seules quelques solutions sont industrialisées (e.g. bois acétylé et furfurylé) (Hill 2006, Rowell 2013). Lorsqu'un traitement de modification chimique est mis en place, le bois est protégé contre les attaques biologiques et devient moins sensible aux variations dimensionnelles mais peut néanmoins devenir plus cassant (Kurkowiak et al 2022). Pour corriger cela, les polymères dénommés NIPU (non-isocyanate polyurethanes) sont investigués. Ce sont des polymères souples (élastomères), pouvant polymériser à basses températures, n'utilisant pas de monomères toxiques comme les polyuréthanes classiques (i.e. diisocyanates) et étant imprégnables en phase aqueuse, évitant l'utilisation de solvants organiques et de monomères ou catalyseurs acides pouvant altérer le matériau. Le bois utilisé est le hêtre commun (*Fagus sylvatica* L.), une essence facilement imprégnable, faiblement durable et locale, pouvant contribuer à la réduction de l'empreinte carbone en limitant l'utilisation et l'importation d'essences tropicales.

## Matériel et méthodes

*Synthèse organique*
Deux voies ont été étudiées pour synthétiser le polymère de NIPU : en une ou deux étapes (Fig. 1). La réaction entre les différents monomères va donner des motifs hydroxyuréthanes, qui polymériseront ensuite entre eux pour former le NIPU par polyaddition. Chimiquement parlant, les NIPU sont des polyhydroxyuréthanes (polyuréthanes possédant des groupements hydroxyles).

<figure><img src="image_70.png" /><figcaption>Fig. 1 : voies de synthèse des motifs hydroxyuréthanes</figcaption></figure>

Les réactifs biosourcés et non toxiques sont préférentiellement utilisés dans notre approche. Les essais préliminaires ont été menés avec le sorbitol (polyol), le carbonate de diméthyle et l'hexaméthylènediamine (diamine). Pour s'inscrire dans le cadre du respect des principes de la chimie verte, des conditions de réactions « douces » de pré-polmérisation sont choisies : 50°C pendant 1h, avec ou sans catalyseur ($K_2CO_3$), méthanol (solvant de réaction). Le produit formé est analysé par spectroscopie dans l'infrarouge moyen (MIR) pour confirmer la formation des groupements hydroxyuréthanes.

## Modification du bois

Des petites éprouvettes de dimensions suivantes ont été débitées dans des planches de hêtre selon les trois directions de référence du bois : longitudinale (2,5 cm) ; tangentielle (1,5 cm) et radiale (0,5 cm).

Pour l'imprégnation des NIPU synthétisés, les éprouvettes anhydres sont immergées dans une solution aqueuse de NIPU à 50% dans des béchers en verre à l'intérieur d'une cloche à vide. Le vide est appliqué pendant 20 min suivi d'un trempage de 1h ou 2h. Les échantillons sont systématiquement traités en triplicats. Différentes conditions sont testées : imprégnation du NIPU seul, avec ajout de catalyseurs (PC = carbonate de potassium ou TBD = triazabicyclodécène) ou d'un réticulant (GDE = glycérol diglycidyle éther) dans la solution d'imprégnation. Après l'imprégnation, les éprouvettes sont placées à l'étuve à 80°C pendant 24h, température compatible avec le maintien de l'intégrité du NIPU, contrôlé par MIR. Les éprouvettes sont enfin lessivées à l'eau pendant une semaine en s'inspirant de la norme NF EN-84, pour étudier la rétention du produit dans le bois.

## Résultats

Le carbonate de sorbitol et le NIPU ont bien été synthétisés comme l'atteste leur bande respective à 1773 $cm^{-1}$ (carbonate cyclique) et 1693 $cm^{-1}$ (motif uréthane) (Fig. 2). Le bois de hêtre natif montre une bande carbonyle ($C=O$) à 1730 $cm^{-1}$ et les bois modifiés avec les NIPU une bande uréthane à 1693 $cm^{-1}$, prouvant que le produit a bien été imprégné (Fig. 3). Des bandes similaires sont retrouvées chez le hêtre modifié par des NIPU de structure différente à
base de polyglycérol par Dumarçay et al (2015) : 1780 cm⁻¹ pour le carbonate cyclique et 1704 cm⁻¹ pour le *NIPU*.

<figure><img src="image_71.png" /><figcaption>Fig.2 : spectres infrarouges des produits obtenus hors du bois</figcaption></figure>

<figure><img src="image_72.png" /><figcaption>Fig. 3 : spectres infrarouges du bois témoin et des bois traités</figcaption></figure>

Des taux d'imprégnation satisfaisants, proches de 100%, ont été atteints pour chaque traitement, ce qui était attendu avec le bois de hêtre, une essence très imprégnable. Des gains de masse après séchage satisfaisants sont également reportés, jusqu'à 44% avec le traitement NIPU+GDE (Fig. 4). Ces taux sont similaires à ceux obtenus par Chabert et al (2022) pour la même essence avec des polyesters : 117,3% d'imprégnation et 37,8% de gain de masse. Les taux de lessivage sont très élevés pour les traitements NIPU+PC et NIPU+TBD, l'ajout de catalyseur dans la solution d'imprégnation ne semble donc pas permettre une polymérisation supplémentaire du produit dans le bois. Le taux légèrement négatif correspond probablement à la perte de masse des éprouvettes due aux extractibles hydrosolubles, non retirés avant traitement. L'ajout d'un réticulant (GDE), permet de retenir 45,6% du produit dans le bois après un lessivage à l'eau d'une semaine (Fig. 4). Dumarçay et al (2015) ont également obtenus des taux de lessivage assez élevé pour des bois modifiés avec des *NIPU*.

<figure><img src="image_73.png" /><figcaption>Fi. 4 : Indicateurs de modification chimique des éprouvettes de bois de hêtre (TI = taux d'imprégnation, WPG = gain de masse, WPG = gain de masse après lessivage) avec différents traitements</figcaption></figure>

Le traitement NIPU+GDE permet d'obtenir un produit gélifiant à température ambiante, pouvant expliquer la rétention de près de la moitié du produit dans le bois. Pour le bois modifié, les parois des vaisseaux sont enduites de produit et les parois des fibres semblent saturées puisque leurs lumens ne sont quasiment plus discernables comme chez le bois témoin (Fig. 5).

Pour la suite des travaux, l'amélioration de la rétention du produit dans le bois sera primordiale et plusieurs approches seront investiguées : jouer sur le solvant d'imprégnation, rajout de réactifs dans la solution d'imprégnation (carbonate et amine notamment) pour favoriser la
polymérisation ou utilisation d'amines plus hydrophobes. Lorsque la rétention du NIPU sera jugée satisfaisante, des tests de stabilité dimensionnelle, de résistance à la dégradation biologique et des tests de résistance mécanique seront effectués*. L'objectif final du projet serait d'étudier le transfert du traitement à l'échelle industrielle et l'élargissement à d'autres essences. Enfin, l'aptitude des NIPU à entrer dans des formulations d'adhésifs ou de finitions pour le bois est une piste à envisager pendant le projet.

<figure><img src="image_74.png" /><figcaption>Fig.5 : Observation en coupe transversale des éprouvettes de bois au microscope électronique à balayage: à gauche, bois de hêtre natif (grossissement x270) ; à droite, bois de hêtre modifié avec le traitement NIPU+GDE après une semaine de lessivage (grossissement x300))</figcaption></figure>

*n.b. : des tests préliminaires de résistance à la dégradation biologique ont déjà été réalisés, la présence de NIPU dans le bois semble apporter une protection contre les champignons de pourriture, comme l'avaient observé Dumarçay et al (2015).

Références

Chabert A J, Fredon E, Rémond R (2022) Improving the stability of beech wood with polyester treatment based on malic acid. Holzforschung. Vol. 76, no 3, pp. 268-275.

Dumarçay S, Iaych K, Lemor A, Gérardin P (2015) Investigations on wood treatment by eco-
friendly hydroxypolyurethanes. International Wood Products Journal. Vol. 6, no 1, pp. 31-35.

Hill C (2006) Wood Modification - Chemical, Thermal and Other Processes. John Wiley & Sons.

Kurkowiak K, Emmerich L, Militz H (2022) Wood chemical modification based on bio-based polycarboxylic acid and polyols – status quo and future perspectives. Wood Material Science & Engineering. Vol. 17, no 6, pp. 1040-1054.

Rowell RM (2013) Handbook of Wood Chemistry and Wood Composites. CRC Press Taylor & Francis Group.

Zelinka SL, Altgen M, Emmerich L, Guigo N, Keplinger T, Kymäläinen M, Thybring EE, Thygesen L G (2022) Review of Wood Modification and Wood Functionalization Technologies. Forests. Vol. 13, no 7, p. 1004.
# Modulation des contraintes mécaniques subies par le cambium et conséquences sur la morphogenèse cellulaire

GOURICHON Lucie<fnref n="1" />, BADEL Éric<fnref n="1" />, CLAIR Bruno<fnref n="2" />

lucie.gourichon@doctorant.uca.fr

**Mots clefs** : cambium, xylogénèse, confinement mécanique, biomécanique

## Contexte et objectifs

Le cambium, situé juste sous l'écorce, est le méristème secondaire responsable de la production de deux tissus essentiels aux arbres : le phloème (liber ou écorce interne) vers l'extérieur et le xylème (bois) vers l'intérieur (Groover 2016). L'activité cambiale, régie à la fois par le bagage génétique de l'arbre et ses conditions de croissance, définit l'organisation cellulaire du bois. Parce qu'ils déterminent à la fois la quantité et la qualité du bois produit, il est essentiel de mieux comprendre les processus fondamentaux du cambium. Bien que de nombreuses études aient cherché à établir un lien statistique entre les facteurs environnementaux et la croissance secondaire des arbres (Rathgeber et al. 2016, Buttò et al. 2021), peu s'intéressent aux mécanismes physiques qui régissent son fonctionnement (Lintilhac et Vesecky 1984). Cette thèse se propose de comprendre comment l'environnement mécanique local et spécifique du cambium, confiné entre le xylème rigide et l'écorce (incluant le phloème), peut jouer un rôle déterminant dans les processus de divisions et d'expansions cellulaires, rendus possible par l'action de la pression de turgescence.

## Matériel et méthode

L'enjeu principal de cette thèse est d'identifier et de caractériser l'évolution des processus de divisions et d'expansions cellulaires, lors de modifications de l'environnement mécanique local du cambium de jeunes tiges d'arbres. Les modèles étudiés sont le peuplier (Populus tremula x alba, clone INRAe 717-1B4), le tilleul (Tilia platyphyllos) et le sapin de Nordmann (Abies nordmanniana). La stratégie adoptée consiste à moduler expérimentalement les contraintes radiales et tangentielles exercées par l'écorce sur le cambium, en effectuant notamment des incisions de l'écorce, selon un protocole spécialement développé dans le cadre de cette thèse (Fig. 1 et 2). D'autres approches expérimentales incluent la réalisation d'annélations partielles de l'écorce, avec ou sans repositionnement, ainsi que l'application de forces de tension (Fig. 3) ou de compression radiale contrôlées sur certaines zones de l'écorce. L'effet de ces modulations sur l'organisation cellulaire sera ensuite étudié et quantifié. L'analyse portera en particulier sur les variations du nombre de divisions cellulaires et sur l'orientation des plans de division, à partir d'analyses d'images réalisées sur des coupes cytologiques.

## Perspectives

Après une première campagne expérimentale menée, sur peupliers et sapins, durant le printemps et l'été 2024, les premiers résultats issus de l'analyse des coupes cytologiques sont attendus pour la fin de l'année. Une seconde campagne expérimentale de plus grande ampleur sera menée en 2025.

<footnote n="1">¹Université Clermont-Auvergne, INRAe, PIAF, Clermont-Ferrand, France</footnote>

<footnote n="2">²Université Montpellier, CNRS, LMGC, Montpellier, France</footnote>
<figure><img src="image_75.png" /></figure>

Fig. 1 : Schéma d'une coupe transversale de tige illustrant une expérimentation impliquant des incisions de l'écorce. L'objectif est de réduire, voire de supprimer, les contraintes mécaniques tangentielles ($\sigma_T$) et radiales ($\sigma_R$) qu'exerce l'écorce sur le cambium, afin d'observer si l'expansion radiale des cellules est inhibée par ces contraintes radiales.

<figure><img src="image_76.png" /></figure>

Fig. 2 : Photographies d'une tige de peuplier sur laquelle a été réalisée une incision de 2 mm de large. La totalité de l'écorce a été retirée dans la zone incisée. (A) Photographie prise juste après que l'incision ait été effectuée. (B) Photographie prise 30 jours après l'incision, montrant la formation d'un bourrelet cicatriciel au niveau de la blessure.

<figure><img src="image_77.png" /></figure>

Fig. 3 : Photographie d'une expérimentation de tension radiale, appliquée sur une zone précise de l'écorce. Une pièce de plastique incurvée est collée à la surface de l'écorce et reliée à un poids, de masse connue.

## Remerciements

Les auteurs tiennent à remercier le projet ANR CEMACam, dans lequel s'insère l'ensemble de ce travail.

## Références

Buttò V, Rozenberg P, Deslauriers A, Rossi S, Morin H (2021) Environmental and developmental factors driving xylem anatomy and micro-density in black spruce. New Phytologist 230:957-971.

Groover A (2016) Gravitropisms and reaction woods of forest trees – evolution, functions and mechanisms. New Phytologist 211:790-802.

Lintilhac PM, Vesecky TB (1984) Stress-induced alignment of division plane in plant tissues grown in vitro. Nature 307:363-364.

Rathgeber CBK, Cuny HE, Fonti P (2016) Biological Basis of Tree-Ring Formation: A Crash Course. Front Plant Sci 7:734.
# DynaTimberEyes – Développement de jumeaux numériques de bâtiments bois sur la base de mesures par caméras

DION Jean-Luc<fnref n="1" />, CUMUNEL Gwendal<fnref n="2" />, CATTEROU Thomas<fnref n="3" />, LO FEUDO Stefania<fnref n="1" />, HAN Yunhyeok<fnref n="1" />, GOMEZ Dalmer<fnref n="2" />, KORDYLAS Layla<fnref n="1" />

**Mots clefs** : Construction bois, Jumeau numérique, assemblages, métrologie, intelligence artificielle

## Contexte et méthodologie

Les bâtiments bois moyenne et grande hauteur sont de plus en plus courants, notamment en France. Ces bâtiments étant relativement récents dans le paysage urbain, des questions se posent quant à leurs réelles caractéristiques une fois construits et sur leur évolution dans le temps. Le projet DynaTimberEyes porte sur la mise en place d'une méthode de mesure des vibrations de bâtiments par caméra, dans le but de créer des jumeaux numériques pour le suivi des bâtiments. Des mesures indirectes des performances des bâtiments pourront être réalisées sur la base d'une méthode non invasives depuis l'extérieur du bâtiment. Pour la réalisation de cet objectif, trois études distinctes mais complémentaires sont nécessaires :

* Développement d'une méthode de métrologie par caméra capable de mesurer des mouvements infimes d'un bâtiment à grande distance.

* Définition de modèle simple mais réaliste pour appréhender le comportement dynamique d'un bâtiment bois.

* Implémentation d'algorithmes d'assimilation de données pour créer le jumeau numérique sur la base des mesures collectées par caméra.

La méthodologie proposée est rendue possible par la relative souplesse des bâtiments à dominante bois : les déplacements dus aux vents ou aux vibrations sont donc plus facilement perceptibles à la caméra. Néanmoins les structures bois ont un comportement non-linéaire, notamment dû aux assemblages, qu'il est nécessaire de prendre en compte dans les modèles. Le projet est en cours et livrera ses résultats finaux en décembre 2025.

## Métrologie par caméra

La métrologie par caméra pour un bâtiment de grande dimension est un défi scientifique important. La précision de la méthode doit être extrêmement importante pour être capable de mesurer des petits déplacements.

**Synchronisation** : Plusieurs caméras synchronisées entre elles doivent être utilisées pour mesurer des déplacements en trois dimensions. Pour cela, un panneau lumineux puissant est utilisé et envoie un signal pulsé désynchronisé par rapport à la fréquence d'échantillonnage des caméras et qui contient l'information de temps (Han et al 2024). Il est ainsi possible de synchroniser les caméras avec une précision inférieure à la millisecorde.

**Distorsion** : Une image prise par une caméra est déformée par l'objectif, notamment au niveau de ces bords (l'effet « fish eye »). Pour corriger cette distorsion, la méthode de Zhang (2000)

<footnote n="1">¹ISAE SupMéca, Laboratoire Quartz, 3 rue Fernand Hainaut, Saint Ouen, France</footnote>

<footnote n="2">² ENPC, Laboratoire Navier, 8 avenue Blaise Pascal, Champs sur Marne, France</footnote>

<footnote n="3">³ Institut technique FCBA, Pôle IB&C, Allée du Boutaut, Bordeaux, France
thomas.catterou@fcba.fr</footnote>
est utilisée, avec une adaptation compte tenu de la dimension des objets d'étude. Le damier est remplacé par une « harpe » (voir Fig. 1a). Avant la réalisation des essais, plusieurs images sont prises pour définir la matrice de distorsion, en partant de l'hypothèse que les fils de la « harpe » sont rectilignes (Fig. 1b). Les images seront ensuite transformées en appliquant la distorsion inverse (Fig. 1c).

<figure><img src="image_78.png" /><figcaption>Fig. 1 : (a) Harpe de calibration, (b) Image déformée, (c) Image après transformation.</figcaption></figure>

**Bruit** : La prise de mesure en extérieur induit des mouvements de la caméra à cause du vent, de la circulation etc... Compte tenu de la distance à laquelle sont prises les mesures, le moindre mouvement de la caméra occasionne des erreurs importantes. Deux méthodes de correction sont employées suivant la configuration de l'essai : soit il est possible d'identifier un « point fixe » dans le champ de la caméra dont le déplacement sera retranché du champ de déplacement mesuré, soit un accéléromètre placé sur la caméra permettra de prendre en compte ces bruits.

**Point de mesure** : Sur un bâtiment, il n'est pas possible de placer des cibles pour aller repérer des points de mesure. Un algorithme a été développé pour identifier des régions d'intérêt (ROI) reconnaissable en se basant sur les arêtes du bâtiment, avec un critère particulier pour établir la similarité entre les ROI entre deux images successives (Han et al 2024).

**Validation** : La méthodologie a été employée pour mesurer les vibrations d'une grue située à environ 50m du point de prise de vue. Un accéléromètre a pu être positionné en un point de la grue pour valider les valeurs d'accélération mesurées. La comparaison entre la méthode vidéo et l'accéléromètre est donnée en Fig. 2.

<figure><img src="image_79.png" /><figcaption>Fig. 2 : Validation de la mesure de déplacement 3D par vidéo avec un accéléromètre 3 axes (Han et al 2024)</figcaption></figure>

La méthodologie fonctionne tant que le niveau de déplacement est suffisant (~100µm) : lors des essais, le déplacement en z était trop faible pour être mesuré avec précision. Les mesures ont
permis de réaliser une analyse modale en champ complet de la structure avec une précision de moins de 1% par rapport aux mesures par accéléromètres.

**Modé(Valente 2024).** Il s'agissait de s'assurer que les mesures dynamiques établies avec les caméras soient semblables aux essais cycliques « lents » réalisés en laboratoire. La raideur et l'énergie dissipée par les connecteurs ne sont pas significativement dépendante de la vitesse pour des vitesses de sollicitation allant de 2mm/min (comme préconisé dans l'EN12512 (AFNOR 2002))lisation de la structure et des assemblages

Une des difficultés du projet est de définir des modèles simples mais réalistes de la structure et des connecteurs pour alimenter le jumeau numérique. Hors cas accidentel, les éléments poutres ou plaques se comportent de façon pseudo-linéaire contrairement aux connecteurs. Dans les bâtiments bois moyenne et grande hauteur, les assemblages sont le plus souvent réalisés avec des organes métalliques : broches, boulons ou pointes. Les caractéristiques statiques peuvent être calculées sur la base de l'Eurocode 5 (AFNOR 2005), même si la formule permettant de calculer la raideur des connecteurs est souvent remise en cause (Rahim 2019, Iraola et al 2021, Tao et al 2021). Le comportement cyclique est quant à lui très complexe et les lois de comportement les plus courantes (Foschi et Bonac 1977, Rinaldin et al 2013, Humbert et al 2014) nécessitent trop de paramètres pour être implémentées dans un jumeau numérique.

Un modèle rhéologique de type Dahl permet de reproduire le comportement du connecteur pour de faibles niveaux d'efforts. Des études de sensibilité ont été réalisées pour déterminer l'effet du jeu et des autres paramètres sur la raideur et l'énergie dissipée par le connecteur. L'étude a permis d'améliorer la compréhension sur les phénomènes influant sur la propriété des connecteurs pour bien les prendre en compte dans les modèles du jumeau numérique.

Des essais ont aussi été réalisés pour analyser l'effet de la vitesse de sollicitation sur les propriétés hystérétiques pour des connecteurs de type broche ou boulons jusqu'à 600mm/min.

**Assimilation de données – jumeau numérique**

La conception d'un jumeau numérique nécessite la mise en place de méthode d'assimilation de donnée efficace utilisant l'intelligence artificielle pour définir les paramètres du modèle à partir des données expérimentales récoltées. Le filtre de Kalman (Fig. 3) permet d'intégrer les observations expérimentales au modèle, avec un indice de confiance correspondant au gain (Kalman 1960, Särkkä 2013)

<figure><img src="image_80.png" /><figcaption>Fig. 3 : Principe de fonctionnement du filtre de Kalman</figcaption></figure>

Un modèle physique de ressort linéaire associé en parallèle à un modèle de Dahl a été utilisé pour représenter une structure multi-étagé et qui prend en compte de la dissipation d'énergie par friction. Sur la base de l'état à l'instant précédent, une prédiction du comportement de la structure à l'instant $t_k$ est réalisée. Cette prédiction est corrigée par les observations via le calcul d'un filtre de Kalman étendu adapté aux problèmes non-linéaires (Kordylas 2024).
## Conclusion et perspective

La méthodologie a été appliquée avec succès pour une maquette échelle réduite. Dans la suite du projet nous souhaitons valider la méthode pour une maquette grande échelle sur table sismique et sur des bâtiments réels. Si la méthode est fonctionnelle, elle permettra d'identifier simplement l'évolution des paramètres de raideurs et de masse d'un bâtiment, ce qui peut permettre de valider la construction d'un ouvrage ou de suivre la durabilité d'une structure dans le temps.

## Références

- AFNOR (2002) EN 12512 - Cyclic Testing of Joints Made with Mechanical Fasteners.

- Foschi RO, Bonac T (1977) Load-Slip Characteristics for Connections with Common Nails. Wood Science.

- Han Y, Cumunel G, Lo Feudo S, Renaud F (2024) Analyse Modale Opérationnelle par Caméras d'une Structure de Grande Hauteur. In. https://hal.science/hal-04610891.

- Han Y, Lo Feudo S, Cumunel G, Renaud F (2024) Sub-frame timestamping of a camera network using a coded light signal. Measurement 236 :115046. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2024.115046.

- Humbert J, Lee SJ, Park JS, Park MJ. (2014) Improving the Moment Resistance of a Concealed Timber Post Base Joint. In Materials and Joints in Timber Structures, https://doi.org/10.1007/978-94-007-7811-5_2.

- Iraola B, Cabrero JM, Basterrechea-Arévalo M, Gracia J (2021) A Geometrically Defined Stiffness Contact for Finite Element Models of Wood Joints. Engineering Structures 235:112062. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.112062.

- Kalman RE (1960) A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems. Transactions of the ASME-Journal of Basic Engineering 82: 35 45.

- Kordylas L (2024) Détection d'évolution de paramètre dynamique dans une structure à l'aide de méthode d'assimilation de données. In 16ème Colloque National en Calcul de Structures. Giens, https://hal.science/hal-04610916.

- Rahim NL (2019) Stiffness of Bolted Timber Connection. Thesis, ResearchSpace@Auckland. https://researchspace.auckland.ac.nz/handle/2292/46384.

- Rinaldin G, Amadio C, Fragiacomo M (2013) A Component Approach for the Hysteretic Behaviour of Connections in Cross-Laminated Wooden Structures. Earthquake Engineering & Structural Dynamics 42 (13): 2023 42. https://doi.org/10.1002/eqe.2310.

- Särkkä S (2013) Extended and unscented Kalman filtering. In Bayesian Filtering and Smoothing, 64 95. Institute of Mathematical Statistics Textbooks. Cambridge University Press.

- Tao HT, Yang HF, Ju GY, Shi BK (2021) Elastic Stiffness of Timber Joints with Dowel-Type Fasteners and Slotted-in Steel Plate Based on the Theory of Beam on Elastic Foundation. Construction and Building Materials 294. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123569.

- Valente C (2024) Analyse de l'influence de la vitesse de sollicitation sur le comportement des assemblages bois-métal. Institut technologique FCBA.

- Zhang Z (2000) A flexible new technique for camera calibration. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence 22 (11): 1330 34. https://doi.org/10.1109/34.888718.
# Non-destructive measurement of orthotropic elastic properties of wood samples by their modal impulse response

Al FAY Alaa<fnref n="1" />, ARNOULD Olivier<fnref n="1" />, CORN Stéphane<fnref n="2" />,
LANGBOUR Patrick<fnref n="3" />, JULLIEN Delphine<fnref n="1" />

alaa.al-fay@umontpellier.fr

**Key words:** wood; vibration; modal analysis; elastic constants; FEA; non-destructive testing

## Context and objectives

Wood represents a major class of versatile materials in mechanics, comparable to metals on various criteria such as annual world production tonnage. Its density is 5 to 10 times lower than that of metals, due to its cellular structure, whose walls are essentially made up of layers of long-fibre nanocomposites. This makes wood highly efficient for applications, particularly for those requiring a high performance-to-mass ratio. However, contrary to the longitudinal elastic modulus (E_L), the knowledge of the transverse (E_R and E_T) and shear (G_RT, G_LT and G_LR) elastic properties of this orthotropic, heterogeneous, hygroscopic and variable material are still limited due to a lack of rapid and efficient characterization tools and methods. Currently, the existing technical data in databases are incomplete since, generally, only the longitudinal elastic modulus (E_L) is available, which is (more or less) satisfactory for long civil engineering beams, whereas the other elastic properties are essential for high-end and high-performance structural applications, such as parts for power generation, cars, planes, etc (Castanié et al 2024).

The aims of this study are: to quickly measure as much properties as possible of a single wood sample (to eliminate the effect of variability between samples) using the modal analysis of its vibrational impulse response (Al Fay et al 2023); to enrich the CIRAD wood database with orthotropic elastic constants on a wide range of wood species; and to analyse the correlations between macroscopic elastic behaviour and ultrastructural parameters, including density and microfibril angle (MFA), in order to improve prediction models.

## Material and methods

### Wood samples

Up to now, twenty-seven parallelepiped samples of wood from nineteen different species were tested. All samples had fixed dimensions of around 130×60×10 mm<fnref n="3" />, which cannot be modified as samples are valuable. They were taken from CIRAD "xylotheque" (Langbour et al 2019), a comprehensive library containing over 34.000 samples from 8.400 species from all around the world. These samples had different growth ring orientations on their transverse cross-section: some were quarter-sawn, with rings mainly parallel to the thickness or inclined at different angles, while others were flat-sawn, with rings mainly parallel to the width or also inclined at various angles. All samples had a straight grain, mainly oriented along the sample's length. It is important to note that there were samples of the same species with different orientations of growth rings. All measurements were performed under constant climatic conditions of 20°C and 40% RH.

<footnote n="1">¹ Équipe Bois, LMGC, Univ Montpellier, CNRS, Montpellier, France</footnote>

<footnote n="2">² Équipe DMS, LMGC, Univ Montpellier, IMT Mines Alès, CNRS, Alès, France</footnote>

<footnote n="3">³ UR BioWooEB, CIRAD, Montpellier, France</footnote>
## Experimental set-up

The method used was a fast and non-destructive test by impulse modal analysis. Samples were mounted on soft elastic supports to achieve free-free-free-free boundary conditions and excited using either a small hammer or a steel ball. Vibrations were recorded by a high-sensitivity microphone (PCB - 130F20) and signals acquired with a digital oscilloscope (TDS 3032). Time-domain response data were processed using Fast Fourier Transform to obtain frequency-domain response. Finally, modal parameters were identified based on the least square complex frequency (LSCF) method (Peeters et al 2004) using MODAN, which is an integrated structural dynamic identification software developed by Femto-ST Institute (Besançon, France).

## Test configurations

After trying three measurement configurations on several samples (flat, on edge and longitudinal orientations), only one configuration (flat) was finally retained for each sample. In this configuration, four different locations were considered to position the microphone and the impact. This was done to achieve two goals: exhaustively measure resonance frequencies, to ensure that no mode was missed within the considered frequency range, and accurately and rapidly associate each measured resonance frequency with its corresponding mode, based on the positions of impact and microphone relative to computed vibration nodes.

## Identification of elastic constants from frequencies

Compliance elastic matrix C coefficients were initialized using Guitard and El Amri's (1987) empirical relationships based on sample density (only). As direct calculation, modal shapes and frequencies were computed using Cast3m FEA software<fnref n="1" />, considering sample dimensions, wood's density, orthotropy, ring orientation and curvature (and even the grain angle) in a cylindrical coordinate system. A picture of each transverse cross section of the sample is used to determine the relative position of sample to the pith axis. Elastic constants were then optimized by minimizing squared differences between measured and computed frequencies, iteratively recalculated to achieve a given tolerance. The eigenmodes were tracked during the identification process by maximising the correlation function between the mode shapes computed at initialisation and those computed during the minimisation process.

## Sensitivity and identifiability analysis

Before identifying elastic constants, a sensitivity analysis of each mode to different elastic constants was conducted by varying their initial values by 1%, thus obtaining a sensitivity matrix. This analysis was crucial for determining which elastic constants can be identified with which mode(s), particularly focusing on the lowest frequency modes to save measurement time and accuracy. Indeed, as the spectral density increases with the frequency, high-ranking modes are more difficult to separate from one another, especially as their amplitude is low. An identifiability analysis is conducted using a so-called I-index (Barick et al 2020). This analysis was essential to quantify the reliability of the identified elastic constants using various mode combinations. The I-index, based on the sensitivity function, assesses the conditioning and uniqueness of the solution in the inverse problem. A low I-index ensures robust and accurate identification of elastic constants with a unique solution (Barick et al 2020). To study the minimum modes required for identifying elastic constants, a numerical perfect wood sample with flat growth rings assumed parallel to the width (i.e., anatomical direction T is parallel to

<footnote n="1">¹ http://www-cast3m.cea.fr/</footnote>