Chaire industrielle de recherche sur la
construction écoresponsable en bois

Annonce

PhD 05 - Caractérisation des mécanismes naturels de vieillissement du bois

Antoine Cogulet Doctorat, Sciences du bois, Ulaval
Codirection: Véronic landry

Problématique

Dans le contexte actuel de la réduction des effets de l’homme sur l’environnement, la durabilité ainsi que les conséquences écologiques d’un matériau sont au cœur des préoccupations sociétales. De par ses propriétés mécaniques, isolantes et esthétiques, le bois est aujourd’hui de plus en plus utilisé par diverses industries : de la manufacture à la construction en passant par l’art. Il est donc nécessaire que ce matériau soit durable dans le temps pour pouvoir répondre aux attentes du marché. Cependant la nature biologique du bois le rend sensible à son environnement. On parle alors de vieillissement du bois, diminuant sa durabilité et augmentant ainsi les conséquences écologiques de son exploitation. Ces mécanismes peuvent être atténués par divers moyens comme l’application d’un revêtement ou la modification chimique ou thermique du bois. Cependant même si cela parvient à améliorer la durée de vie, tous atteignent une limite. L’amélioration de ces traitements passe alors par une meilleure compréhension des mécanismes d’altération du bois et donc de son vieillissement.

L’objectif de la recherche

La qualité du bois est liée à sa structure macroscopique et microscopique, mais aussi à la structure submicroscopique des parois cellulaires, qui est déterminée par ses constituants chimiques. Le but de ce projet de doctorat est donc de comprendre, d’un point de vue subcellulaire et moléculaire, les principaux mécanismes de dégradation du bois. L’accent sera mis sur : (i) la photodégradation, (ii) l’action hydrique et (iii) l’action fongique. Les mécanismes, ainsi que les impacts de chacune de ses sources d’altérations, sont différentes. Il est donc nécessaire de pouvoir les dissocier afin de les appréhender et de mieux les comprendre. Ces caractérisations permettront alors la mise au point de marqueur chimique reflétant de manière simple et efficace le niveau de dégradation. Les connaissances ainsi acquises permettront de mettre au point une modification chimique d’un bois. Le but étant de protéger les éléments structuraux clés des mécanismes de dégradation alors déterminés.

Méthodologie

La structure subcellulaire de l’épinette blanche (Picea glauca; Moench Voss) sera étudiée dans ce projet de recherche avec deux parties distinctes. La première partie analytique s’intéressera à l’utilisation des outils spectrométriques. Des essais de vieillissement accélérés seront réalisés sur l’épinette blanche. L’accent sera mis sur la caractérisation de la cellulose en fonction de l’intensité de la dégradation (temps, énergie, humidité, etc.) En effet la cellulose est le constituant principal du bois et joue un rôle essentiel dans les propriétés mécaniques. Ce polymère possède la particularité d’être composé de zone amorphe et cristalline. La cristallinité de la cellulose varie en fonction de la nature intrinsèque de l’arbre et de l’environnement dans lequel il s’est développé. Cette variabilité sera étudiée afin de mettre en évidence son rôle dans la protection du matériau à son environnement. Ces études permettront également de mettre en avant l’influence ainsi que la prépondérance des différents mécanismes de dégradation sur le bois. En fonction du temps alloué à cette partie et de la pertinence des résultats obtenus, une caractérisation du bois aux moisissures, notamment en fonction du niveau de dégradation pourra être faite. En effet la dégradation du bois entraîne une modification de sa chimie et il peut donc devenir plus ou moins propice aux attaques de type fongique. La deuxième partie s’intéressera à la modification du bois. Elle sera effectuée en utilisant des produits facilement accessibles sur le marché en fonction des mécanismes de dégradation élucidés. Cette modification devra protéger le bois d’un ou de plusieurs types de dégradations et servir de sous couche aux travaux de finition de type transparent.

Applications potentielles et retombées industrielles

Les nouvelles connaissances qui découleront de ce travail permettront à l’ensemble de l’industrie du bois d’avoir une meilleure compréhension des limites actuelles de leurs produits. Cela permettra alors l’ouverture de nouveaux axes de recherche avec comme objectif la performance du bois et de son revêtement. De plus, la modification du bois entre dans une problématique actuelle : la limite des finitions transparentes.

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