Soutenance de thèse "Associations tanins-bore pour des produits de protection du bois à faible impact environnemental" par Jinbo Hu

Résumé

Étant donné son origine, le bois reste biodégradable et a besoin d’être protégé contre les agents abiotiques et biotiques afin d’avoir une longue durée de service. Les associations entre les tannins et l’acide borique peuvent être considérés comme un traitement innovant et respectueux de l’environnement. Ces formulations aqueuses de tannins et d’acide borique augmentent la rémanence du bore dans le bois traité.
De plus, le bore est partiellement fixé au réseau polymère de tannins autocondensés dans le bois et garde suffisamment de mobilité pour garder son efficacité biologique. Ces associations ont été testées pour une application en extérieur, au-dessus et dans le sol, et pour leurs propriétés ignifugeantes. Une première formulation de tannin-hexamine et acide borique a montré une efficacité certaine face aux dégradations biologiques et au feu. Le comportement au vieillissement naturel et artificiel, au lessivage à l’échelle du laboratoire, ainsi que l’efficacité biologique résultante, de bois traité par ces associations a été étudié. Les résultats montent que ces trois vieillissements mènent à des performances biologiques différentes, toutes liées à la teneur en bore résiduelle.

Une formulation tannin-bore dite améliorée, contenant du ɛ-caprolactam pour rendre le réseau polymère plus flexible (et éviter les craquelures comme dans la 1ère formulation) a été étudiée pour les mécanismes chimiques mis en jeu, la résistance biologique au-dessus et dans le sol, et la résistance au feu. Le polymère à base de tannin acquiert une structure plus élastique après incorporation de ɛ-caprolactam, comme démontré par des analyses FT-IR.
La résistance biologique du bois traité procure une résistance à long terme en extérieur, même dans le sol. L’effet de protection au feu est moins intéressant que pour la première formulation, mais reste toute de même plus important que pour le témoin. Afin d’améliorer l’efficacité des associations entre bore et tannins, l’élaboration de bois contenant un polymère nano-composite (Wood Tannin NanoComposite, WTNC) utilisant tannins, acide borique et montmorillonite a été étudiée. Des analyses FT-IR et XRD on permis d’identifier des nanoparticules d’argiles dans le WTNC. Par ailleurs, des traces de montmorillonite dans les parois du bois ont été observées en microscopie électronique à balayage. Par comparaison avec des témoins, la résistance à la compression du WTNC est plus importante, l’absorption d’eau et l’aptitude au collage du WTNC dépend de l’essence utilisée (pin sylvestre vs. hêtre), la stabilité dimensionnelle du WTNC est légèrement abaissée et sa mouillabilité significativement réduite. La résistance à l’attaque de champignons et termites est améliorée dans des proportions variables selon que l’on utilise du pin sylvestre ou du hêtre.
Les performances anti-feu des WTNC sont affectées différemment en fonction de l’essence de bois utilisée et des paramètres considérés. Cette étude analyse aussi les impacts environnementaux de la production de produit de préservation tannin-bore (pour la première formulation) et compare aussi les impacts du berceau à la tombe dans le cadre d’une analyse de cycle de vie de bois traité par cette formulation, en comparaison avec 2 formulations industrielles et du béton. Il apparaît que même si ces associations tannin-bore peuvent être encore étudiées plus avant et plus finement du point de vue chimique, pour leurs performances biologiques (vis-à-vis d’insectes coléoptères, essais de champ avec des termites, moisissures…), ainsi que pour leur profil éco-toxicologique, elles ont montrés de réelles améliorations du bois dans les domaines de la résistance biologique et de la résistance au feu.

Composition du jury proposé

Mots-clés

Tanins, acid bore, caprolactame, montmorillonite, propriétés du bois, LCA, analyse de cycle de vie