Composition et propriétés générales du bois en vue d'une utilisation énergétique

Introduction: composition moyenne du bois

La composition chimique élémentaire résulte de l'analyse brute du bois abattu dans les conditions normales (c'est-à-dire en hiver dans nos pays).

On a pu constater, en comparant les résultats obtenus avec un grand nombre d'essences forestières, une certaine constance dans ces résultats et l'on peut admettre les chiffres suivants, représentant en poids une composition moyenne.

- 40% d'eau: il s'agit d'arbres récemment abattus non écorcés, en faisant intervenir non seulement le bois du tronc, mais aussi celui des branches.

- 1% de cendres minérales ou métalliques: on fait brûler complètement la sciure dans une flamme très chaude et l'on recueille le résidu solide formé uniquement de la partie non combustible.

- 59% de d'élements "combustibles ou comburants", c'est à dire se transformant en gaz durant la combustion: oxygène, hydrogène, azote et carbone.

Ces chiffres se rapprochent beaucoup des résultats fournis par l'analyse du hêtre (40% d'eau - 0,65% de cendres - 59,35% de principes élémentaires.)

Examinons maintenant plus en détail chacun des 3 points importants dé la composition : eau, cendres, principes élémentaires.

B - L'eau

Un taux d'humidité réduit est un paramètre essentiel pour un bon bois de chauffage: puissance calorifique, confort thermique et maintenance de votre installation en dépendent largement...

L'eau forme la majeure partie de la sève, mais elle imbibe également les parois des cellules.

1 - La teneur en eau est variable d'une espèce à l'autre. Des mesures effectuées sur des arbres abattus à la même époque et dans des zones climatiques à peu près semblables ont donné:

- 52% pour du peuplier noir
- 35% pour du chêne
- 48% pour du peuplier d'Italie
- 31% pour du bouleau
- 47% pour du tilleul
- 29% pour du frêne
- 45% pour du sapin
- 27% pour du sycomore
- 41% pour de l'aune
- 27% pour du cormier
- 39.7% pour le hêtre
- 19% pour du charme

2 - Mais elle varie aussi, pour une même espèce, suivant la partie de l'arbre considérée, la saison d'abattage, la durée d'exposition à l'air libre, le débit etc...

a) La teneur en eau est minimum dans le tronc , moyenne dans les gosses branches et maximum dans les rameaux, et, dans chacune de ces parties, l'aubier est plus riche en eau que le cœur.

Il faut cependant remarquer une différence entre les bois résineux et les bois feuillus. Dans les bois résineux les branches contiennent proportionnellement moins d'eau que les bois feuillus.

b) C'est au début de la végétation (en avril en général) que nous trouverons le plus d'eau dans le bois. On estime à 10% environ la différence de janvier à avril.

c) Les bois exposés à l'air libre se dessèchent lentement sans jamais se déshydrater complètement. Après une période dont la durée varie avec l'espèce et avec les conditions climatiques générales de la région, ces bois "secs à l'air" conservent une teneur qui s'établit entre 15 et 20%. Ce sont les bois relativement tendres qui ont tendance à conserver le plus d'eau. Ainsi l'érable, qui, contient en moyenne 28 % d'eau à l'abbatage en conservera 18% au séchage à l'air (soit une différence de 10%) tandis que le chêne passera de 35 à 17% (soit une différence de 18%).

Cette humidité résiduelle ne peut être éliminée que par un étuvage poussé. Il serait d'ailleurs vain de déshydrater totalement le bois car, à l'air, en quelques jours ou en quelques semaines, il reprend une partie de cette humidité.

La dessiccation du bois s'accompagne, pour certaines espèces d'une variation considérable de la masse! Ainsi le sapin peut perdre jusqu'à 520 kg par mètre cube, ce qui représente un pourcentage de 105% environ du poids d'a bois sec.

d) Les bois écorcés et débités perdront rapidement beaucoup plus d'eau que les bois conservés sous écorce.

La déperdition d'eau peut être même si rapide au début et entraîner des variations volumétriques si brutales qu'il y a intérêt à conserver quelques espèces sous écorce (bois fruitiers frêne) pendant quelques temps.

C - Composition des cendres de feu de bois

L'analyse des cendres révèle l'existence de substances minérale ou métalliques puisées dans le sol par la plante.

A l'état de combinaisons, ces substances n'apparaissent qu'en faibles quantités. Ce sont principalement :

- le soufre, le phosphore, le chlore, le silicium, le potassium, le calcium, le magnésium, le fer, le sodium.

D'autres ne se trouvent dans le bois qu'exceptionnellement comme l'aluminium, le zinc, le bore...

1 - Nous constatons tout d'abord une variation des matières minérales avec l'espèce. Ainsi nous trouvons d'avantage de chlore dans les résineux que dans les bois feuillus (7 fois plus dans l'épicéa que dans le chêne).

Nous trouverons 2 fois plus d'acide phosphorique dans le peuplier tremble que dans le chêne, et deux fois plus de magnésie dans l'orme que dans le pin sylvestre.

Les comparaisons portent évidemment, sur des bois ayant poussé dans les mêmes conditions géographiques.

On peut considérer que les éléments non organiques qui constituent les cendres sont en majorité de ph basique avec 48% de chaux, 13% de potasse et soude et 9% d'oxydes tels que : magnésie, oxyde de fer, oxyde de manganèse.

Les constituants acides : acide phosphorique, acide silicique, acide sulfurique sont moins présents dans les cendres.

Les cendres peuvent donc servir à augmenter le pH d'une terre trop acide.

2 - La nature du sol a une influence considérable sur la composition chimique des cendres. L'arbre puise dans le sol les éléments qui lui conviennent dans une proportion d'autant plus forte qu'ils y sont plus abondants. Ainsi dans un terrain silico-calcaire le châtaignier absorbera 15 % de calcaire de moins que s'il est planté dans un terrain crayeux.

3 - La nature et la quantité des matières minérales formant les cendres varient égaiement avec les diverses parties de l'arbre. L'écorce en contient plus que le bois, les branches plus que le tronc et le tronc plus que les racines. La silice et la chaux sont plus abondantes dans l'écorce que dans le bois tandis que la potasse domine dans le bois.

4 - On a constaté aussi une variation suivant la saison d'abattage. Si l'on abat en été, on trouve une plus forte proportion de potasse et d'acide phosphorique. Ces éléments favorisant certains organismes de fermentation, la conservation de tels bois sera moins bonne.

5 - Où se localisent de préférence les éléments minéraux ? Dans certains cas ces éléments imprègnent normalement par leurs solutions les parois des cellules.

Parfois aussi ils forment des cristaux visibles au microscope, dans la cavité des cellules. Ces cristaux d'oxalate de chaux, de carbonate de chaux de silice apparaissent même quelquefois à l'œil nu.

6 - Les propriétés de la matière ligneuse peuvent être assez fortement influencées par la présence des matières minérales. L'acide phosphorique et la potasse, en présence d'eau, et sous température convenable, sont des aliments de premier ordre pour les moisissures.

Certaines personnes âgées peuvent encore se rappeler le temps où l'on faisait la lessive avec les cendres de bois, utilisant ainsi la potasse naturelle qu'elles contiennent et, au Moyen Age, on introduisait la soude nécessaire à la fabrication du verre par le moyen de cendres de hêtre ou de certaines herbes particulièrement riches de ce produit.

D - Les autres éléments "simples"

Ce sont le carbone, l'oxygène, l'hydrogène et l'azote. Nous avons vu plus haut que l'ensemble dé ces corps représente 59% du bois vert. Ces éléments se trouvent en quantité à peu près identiques dans les diverses espèces de bois à savoir pour le bois vert :

- pour le carbone 29,5% massique
- pour l'hydrogène 3,5% massique
- pour l'oxygène et l'azote 26 % massique

Le carbone est l'élément essentiel apportant les calories d'un feu de bois.

Source: http://passion.bois.free.fr/

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Date de création : 04/09/2007 à 18h25
Dernière modification : 04/09/2007 à 18h31
Catégorie : Energies renouvelables
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