Pistes de valorisation des copeaux du bois des résineux

ÉTAT DES CONNAISSANCES

Les résineux: épinette noire, pin gris et sapin baumier

Généralités

L’épinette noire (Picea mariana Mill.) (EPN), le genre Picea est le plus répandu au Canada, est et 1 ‘épinette noire est parmi les résineux les plus abondants dans les forêts canadiennes. C’est un arbre qui tolère moins l’ombre comparativement au sapin baumier. L’EPN adulte est considérée comme une essence de petite taille, atteignant en moyenne 9 à 15 rn de hauteur et 15 à 25 cm de diamètre (Zhang et Koubaa, 2009).
Dépendamment du site écologique et des facteurs génétiques, elle peut vivre jusqu’à 200 ans et bien plus. Son tronc est droit et possède un défilement relativement faible. L’EPN est une espèce commerciale particulièrement importante dans 1 ‘est du Canada, la bonne qualité de son bois et de ses fibres rend cette essence très demandée, surtout dans la fabrication de pâtes à papier. Le bois de 1 ‘EPN convient à différents produits composites, à des fins de construction et à la fabrication de meubles (Zhang et Koubaa, 2009). L’absence d’odeur et de goût de ce bois en fait un bois très utile pour la fabrication de contenants alimentaires (Isenberg et al., 1980; Mullins et McKnight,1981 ).
Le pin gris (Pi nus banksiana Lamb.) (PG) est un arbre conifère de la famille des Pinacées qui occupe une vaste superficie du territoire Canadien. Le PG est reconnu par sa forte croissance par rapport aux autres résineux (Rudolph et Laidly, 1990). Le pin gris est un arbre de taille petite à moyenne, à la maturité, il peut atteindre une hauteur de 20 rn avec un diamètre de 30 cm et il peut vivre jusqu’à 150 ans. Comme l’EPN, le  5
PG possède un tronc droit et évasé, et une écorce mince allant de 1 à 2,5 cm d’épaisseur (Zhang et Koubaa, 2009). Le PG est une essence commerciale servant à la fabrication de différents produits composites. Après transformation, les résidus de scieries, les sciures, les planures et les copeaux de pâte peuvent être utilisés dans la fabrication des panneaux de particules (Maloney, 1996). Cette essence est souvent recherchée par les usines de pâtes et papiers et l’industrie du bois d’œuvre. Elle peut servir également à la fabrication de contreplaqué structural utilisé en construction (Mullins et McKnight, 1981; Zhang et Koubaa, 2009). Le sapin baumier (A bi es balsamea (L.) Mill.) (SB) appartient à la famille des Pinaceae, il pousse généralement dans toutes les régions du Canada. Cette essence tolère bien l’ombre et nécessite beaucoup d’humidité pour sa croissance. De petites à moyennes dimensions, l’arbre adulte peut atteindre 25 rn de hauteur et 70 cm de diamètre et peut vivre jusqu’à 150 ans (Zhang et Koubaa, 2009). À un âge relativement jeune, la souche et les racines peuvent être attaquées par les caries avec une dégradation des peuplements à l’âge de 70 ans et même moins (Whitney, 1989). Pour! es arbres jeunes, l’écorce du SB est lisse et possède des pourcentages élevés en résine, mais il devient écailleux pour les vieux arbres avec une épaisseur maximale de 1,2 cm (Zhang et Koubaa, 2009). Grâce à ses longues fibres, le SB demeure une essence recherchée pour la fabrication des pâtes et papiers, malgré sa faible masse volumique (Isenberg et al.,1980). Il sert également pour la fabrication des matériaux de construction et des boîtes d’emballage (Sonderman, 1970).

Composition chimique

À l’échelle microscopique, le bois des résineux est constitué principalement de fibres lignocellulosiques longues et creuses. Ces fibres sont composées de trois régions: la lamelle moyenne, la paroi primaire et la paroi secondaire (Plomion et al., 2001 ). La structure de chaque couche de la paroi cellulaire est composée de macrofibrilles de  cellulose qui ont des orientations différentes d’une couche à une autre. En fait, ces macrofibrilles sont constituées de plusieurs brins de cellulose et d ‘hémicellulose (micelles), appelés également microfibrilles (Sj 6str6m, 1993). Ces dernières sont liées par la lignine, il s’agit donc d’un complexe de polysaccharides-lignine. Cette cohésion peut être établie par deux types de liaisons: ester (CO- O- C) ou éther (C- 0 – C). La figure 1.1 illustre la composition de la paroi cellulaire du bois incluant les indices de chaque région (Plomion et al., 2001). La lamelle moyenne (ML) est composée principalement de la lignine qui joue le rôle d ‘un liant entre les fi bres. La paroi primaire (P) est intimement liée à la lamelle moyenne. Elle est formée de microfibrilles disposées de façon aléatoire. À la périphérie se dépose la paroi secondaire, qui comporte trois couches: S1, S2 et S3. La paroi secondaire possède une structure spécifique, qui lui confère une haute rigidité mécanique (Dinh, 2011).

Table des matières

AVANT PROPOS
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES ACRONYMES
RÉSUMÉ
ABSTRACT
INTRODUCTION
CHAPITRE I: ÉTAT DES CONNAISSANCES
1.1 Les résineux: épinette noire, pin gris et sapin baumier
1.1.1 Généralités
1.1.2 Composition chimique
1.1.3 Propriétés mécaniques
1.1.4 Propriétés physiques
1.1.5 Modèle d’association entre la lignine et les polysaccharides dans la paroi cellulaire
1.2 Modes de défibrage du bois
1.2.1 Défibrage mécanique
1.2.2 Défibrage par explosion à la vapeur
1.3 Pistes de valorisation des copeaux du bois des résineux
1.4 Comportement du bois lors de la densification
1.4.1 Température de transition vitreuse des composants du bois
1. 4. 2 Comportement du bois sous compression
1.4.3 Mécanismes de liaison des particules lors de la densification
1. 5 La granulation
1. 5.1 Généralité
1.5.2 Procédé de granulation
1.5.3 Paramètres influençant la granulation
1. 5.4 Effet du mode de défibrage sur les granules de bois
1.6 Normes et propriétés des granules de bois
1.6.1 Pouvoir calorifique
1.6.2 Durabilité
1. 6. 3 Densité des granules
1. 7 Étude comparative sur les coûts des granules issus de procédé de défibrage
mécanique et d’explosion à la vapeur
CHAPITRE II: MATÉRIELS ET MÉTHODES
2.1 Objectifs et hypothèses
2.2 Matériels
2. 2.1 Matière première
2.2.2 Préparation des fibres de bois
2.2.3 Préparation des granules énergétiques
2.3 Méthodes de caractérisation des propriétés des fibres et des granules
2.3.1 Caractérisation des propriétés des fibres de bois
2.3.2 Caractérisation des granules énergétiques
2.3.3 Analyse statistique des résultats
2. 3. 3 Récapitulatif sur 1′ échantillonnage et les répétitions effectués
CHAPITRE III: RÉSULTATS ET DISCUSSIONS
3.1 Propriétés des fibres de bois brutes et explosées à la vapeur.
3.1.1 Propriétés thermiques
3.1.2 Chimie de surface
3.2 Impact de la taille des copeaux provenant d’essences mélangées de l’épinette,
du pin et du sapin (E-P-S) sur le
3.2.1 Effet de la granulométrie sur les propriétés thermiques
3.2.2 Effet de la granulométrie sur la chimie de surface
3.2 Propriétés des granules énergétiques
3.2.1 Optimisation des paramètres de granulation de l’épinette noire: Effet de la granulométrie et l’humidité du mélange
3.2.2 Effets de l’essence et du mode de défibrage sur les propriétés des granules
3.2.3 Effet de la taille des copeaux explosés à la vapeur sur les propriétés des granules à base de fibres explosées à la vapeur
CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS 
RÉFÉRENCES

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