Comprendre la stabilité du bois face à l'humidité

Publié par Adrien le 29/03/2016 à 00:00
Source: CNRS
Connaître le retrait (1) ou le gonflement du bois en fonction de l'humidité (ce que l'on appelle la stabilité dimensionnelle) est primordial pour de nombreux usages du bois. Des chercheurs du CNRS et du Cirad (2) ont démontré que chez la bagasse (La bagasse est le résidu fibreux de la canne à sucre qu'on a passée par le moulin pour en tirer le suc. Elle est composée principalement par la cellulose de la plante.) (Bagassa guianensis) une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept...) de bois guyanais à croissance rapide, les métabolites secondaires, dont la fonction principale est de défendre l'arbre (Un arbre est une plante terrestre capable de se développer par elle-même en hauteur, en général au delà de sept mètres. Les arbres acquièrent une structure rigide composée d'un tronc qui peut...) contre les attaques extérieures, permettent également de bloquer le retrait. Ils confèrent ainsi à la bagasse une grande stabilité. Ces résultats, dont la méthode sera étendue à une large diversité d'arbres, montrent l'intérêt de décrire la biodiversité (La biodiversité est la diversité naturelle des organismes vivants. Elle s'apprécie en considérant la diversité des écosystèmes, des espèces, des...) en effectuant une analyse approfondie des propriétés des bois afin de découvrir des espèces prometteuses qui pourront être plantées à l'avenir. Ils seront publiés dans PLOS ONE le 23 mars 2016.


Tronc et houppier d'une bagasse. Rondelle de bois de bagasse: au centre le bois de cœur est coloré par les métabolites secondaires.
© Julie Bossu (On nomme populairement Bossu quelqu'un qui est atteint d'une cyphose ou cypho-scoliose très grave, avec gibbosité. Les diagnostics précoces, le traitement de la...) – laboratoire Ecofog (CNRS/Inra/Cirad/Agroparistech/Université de Guyane/Université des Antilles)

Pour contribuer à la diversification des bois exploitables et commercialisables, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en s'appuyant un maximum sur la biodiversité locale, il est nécessaire de découvrir de nouvelles espèces d'arbres qui pourront être plantées. Pour cela, il faut poursuivre l'effort de description de la biodiversité, pas seulement d'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) taxonomique, c'est-à-dire selon la classification classique des espèces, mais aussi par une caractérisation des propriétés des bois. L'objectif est ainsi de répondre aux demandes en matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.), notamment dans les régions tropicales où la croissance démographique est rapide (3).

Forts de ce constat, des chimistes et biomécaniciens du laboratoire EcoFoG (CNRS/Agroparistech/Cirad/Inra/Université des Antilles/Université de Guyane) ont tout d'abord sélectionné plusieurs espèces d'intérêt en croisant deux bases de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) issues de plusieurs décennies de mesures en Guyane ; l'une sur la croissance des arbres (4) et l'autre recensant les propriétés technologiques des bois (5). Parmi les espèces sélectionnées, les chercheurs ont ciblé la bagasse, un bois guyanais à croissance rapide, présentant une densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de...) moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques sans changer...) (le bois n'est ni trop lourd ni trop léger), et une forte durabilité. En caractérisant les propriétés physiques et mécaniques de plusieurs centaines d'échantillons de bois, issus d'une dizaine d'arbres à différent stades de croissance, les chercheurs ont mis en évidence que le bois de bagasse avait une stabilité dimensionnelle particulièrement forte, quelle que soit sa densité.

Pour comprendre pourquoi le bois de bagasse est aussi stable, les scientifiques se sont intéressés à la teneur en métabolites secondaires du duramen, ou bois de cœur. Cette partie centrale du tronc est plus foncée que la partie périphérique du bois, l'aubier (L’aubier, ou aubour, est la partie de l’arbre juste sous l’écorce, généralement tendre et blanchâtre. C’est la partie correspondant aux...), à cause des métabolites de défense synthétisés par l'arbre en le protégeant des insectes (Insectes est une revue francophone d'écologie et d'entomologie destinée à un large public d'amateurs et de naturalistes. Produite par l'Office pour les insectes et leur environnement...) et des champignons. Les chercheurs ont comparé la manière dont des échantillons de bois de bagasse réagissaient au séchage en fonction de la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) de métabolites présents dans le bois. Leurs résultats mettent en évidence que le cœur de ce bois est très stable quel que soit l'humidité (L'humidité est la présence d'eau ou de vapeur d'eau dans l'air ou dans une substance (linge, pain, produit chimique, etc.).) et ce d'autant plus quand la teneur en métabolites secondaires augmente. Ce sont donc ces derniers qui bloquent le retrait et qui confèrent au bois de bagasse sa grande stabilité. Ces résultats montrent ainsi que le taux de métabolites peut être un facteur explicatif du retrait au séchage plus important que la densité. Ils permettent également de proposer des hypothèses sur le mécanisme de déformation mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de...) du retrait.

Ces résultats ont permis de tester de nouveaux modèles statistiques (La statistique est à la fois une science formelle, une méthode et une technique. Elle comprend la collecte, l'analyse, l'interprétation de données ainsi que la présentation de ces ressources afin...) qui intègrent la teneur en métabolites pour prédire le retrait d'un bois et donc son comportement au séchage. Les chercheurs souhaitent désormais approfondir leurs recherches pour comprendre l'impact de la nature chimique des métabolites sur les propriétés du bois. Ils souhaitent également étendre leurs analyses à une large diversité d'espèces guyanaises pour révéler de bons candidats à la plantation (Une plantation est une exploitation agricole en monoculture de cultures à forte valeur économique destinées à la vente vers des marchés internationaux. La plantation est souvent associée...) et à une production locale de bois d'œuvre, à l'image de la bagasse, déjà connue pour sa croissance rapide et sa durabilité et qui se distingue aujourd'hui par sa forte stabilité dimensionnelle.

Notes:

(1) Le retrait du bois est le phénomène selon lequel les dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur,...) d'une pièce de bois varient avec son taux d'humidité. On parle de retrait car le bois dans l'arbre vivant est saturé d'humidité et a donc des dimensions maximales. L'utilisation du bois se fait toujours à humidité plus faible et nécessite de sécher le bois.

(2) Au laboratoire EcoFoG (CNRS/Inra/Cirad/Agroparistech/Université de Guyane/Université des Antilles).

(3) Le mode de production en plantation permet de produire un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base...) bois moins cher et minimise l'impact sur la forêt (Une forêt ou un massif forestier est une étendue boisée, relativement dense, constituée d'un ou plusieurs peuplements d'arbres et d'espèces...) naturelle.

(4) Issu du dispositif expérimental de Paracou en Guyane, une station de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) internationale consacrée à l'étude du fonctionnement de l'écosystème forestier amazonien (Sur l'échelle des temps géologiques martiens, l'Amazonien désigne les époques datant de moins de 3,2 milliards d'années selon l'échelle de Hartmann & Neukum, mais de...).

(5) Base de données (En informatique, une base de données (Abr. : « BD » ou « BDD ») est un lot d'informations stockées dans un dispositif informatique. Les technologies existantes...) Tropix (Cirad).
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