Comment ça fonctionne?

Notre équipe a testé la stabilité dimensionnelle, la sensibilité à l’humidité, la résistance aux attaques fongiques et le comportement du bois de peuplier faux-tremble après une année d’exposition dans la nature à la Forêt Montmorency, et ce, sur trois types d’échantillons : du bois non traité, traité avec de l’eau et traité avec une solution de perméat.

Le traitement a combiné chaleur et pression pour introduire une solution dans la structure du bois. L’eau a été utilisée comme témoin et la solution de perméat était un mélange de perméat d’ultrafiltration de lactosérum (perméat UF) et d’acide citrique.

Le procédé développé combine deux ressources issues de secteurs d’importance pour le Québec : le peuplier faux-tremble, une essence abondante, mais souvent sous-valorisée, et le perméat UF, un coproduit de l’industrie laitière riche en lactose et difficile à valoriser.
 

 

Le saviez-vous?

Produire 1 kg de fromage génère environ 9 kg de lactosérum. Les protéines contenues dans ce dernier peuvent être purifiées par un traitement d’ultrafiltration pour produire des suppléments très appréciés des sportifs. L’opération d’ultrafiltration génère toutefois à son tour d’importants volumes de perméat UF. Le Québec en produirait entre 500 millions et 1 milliard de litres par année.

 

Résultats et discussion

Un bois plus stable face à l'humidité

Après le traitement, le bois traité avec la solution perméat présentait un gain de masse de 42 %. Ce gain indique que les composés issus de la réaction entre l’acide citrique et le lactose se sont imprégnés dans la structure poreuse du bois. À l’inverse, les échantillons traités uniquement avec de l’eau (contrôle) ont légèrement perdu en masse sous l’effet de la chaleur (Figure 1A).

Le traitement a significativement amélioré la stabilité dimensionnelle du peuplier faux-tremble. L’efficacité anti-gonflement dépasse 55 % (Figure 1B), ce qui signifie que les variations dimensionnelles du bois lors des cycles d’humidification et de séchage étaient fortement réduites. Cette amélioration s’explique par la présence des molécules formées à l’intérieur de la paroi cellulaire du bois. En occupant une partie de l’espace normalement accessible à l’eau, ces molécules limitent le gonflement de la paroi cellulaire et, par conséquent, les mouvements dimensionnels du bois lors de l’absorption d’humidité.

 

■ Figure 1. Comparaison de gain en masse après la modification (A) et l’efficacité anti-gonflement (B) des échantillons de bois traités avec de l’eau et traités avec la solution perméat.

 

On peut également constater que les échantillons traités uniquement avec de l’eau ont acquis une certaine stabilité dimensionnelle. Cependant, cette augmentation de la stabilité dimensionnelle est très faible par rapport à celle des échantillons modifiés avec la solution perméat. L’effet de la température sur la stabilité dimensionnelle est donc très faible dans cette étude.

Moins d'eau, moins de risques

Le traitement a également réduit la propension du bois à absorber l’humidité de l’air. À 95 % d’humidité relative, le bois sans traitement atteignaitune teneur en humidité de 20,1 %. Cette valeur diminuait à 16,5 % après un traitement à l’eau et à seulement 10,7 % avec la solution perméat (Tableau 1). Ceci s’explique par le fait que les grosses molécules formées à partir de l’acide citrique et du lactose du perméat UF occupent la place que l’eau devrait occuper dans le bois, et donc l’eau est moins absorbée. Cette réduction de l’humidité est particulièrement intéressante puisque l’eau joue un rôle important dans le développement des champignons responsables de la dégradation du bois.

Tableau 1. Teneur en humidité des échantillons sans traitement, traités avec de l’eau et traités avec la solution perméat. 

Une amélioration marquée de la résistance aux champignons

Après 16 semaines d’exposition à un champignon de pourriture blanche et à un champignon de pourriture brune, les différences observées en laboratoire entre les bois étaient majeures.

Les échantillons sans traitement ainsi que ceux traités uniquement à l’eau ont subi une dégradation importante. Après exposition au champignon de pourriture brune, leur surface présentait des taches noires caractéristiques de la colonisation fongique. Les échantillons exposés au champignon de pourriture blanche affichaient, quant à eux, une coloration beaucoup plus pâle, résultant de l’altération des composés du bois par le champignon. Ces couleurs montrent les signes caractéristiques du mécanisme de dégradation du bois pour ces champignons. En revanche, les échantillons traités avec la solution perméat ne présentaient aucun de ces signes de dégradation (Figure 2).

Figure 2. Apparence visuelle des échantillons sans traitement, traités avec de l’eau et traités avec la solution perméat après 16 semaines d’exposition à un champignon de pourriture blanche et à un champignon de pourriture brune.

De plus, les échantillons sans traitement ont subi une perte de masse supérieure à 30 %, confirmant la faible durabilité biologique du peuplier faux-tremble. Le résultat est tout autre pour le bois traité avec la solution perméat : sa perte de masse est demeurée inférieure à 5 % (Figure 3). Selon la classification de durabilité de la norme EN 350 (2016), le peuplier faux-tremble traité atteint ainsi la classe 1, soit la catégorie des bois très durables (Tableau 2).

Ces résultats montrent que le traitement peut considérablement améliorer la durabilité biologique du peuplier faux-tremble dans les conditions de l’essai. De plus, la protection observée ne repose pas sur l’ajout d’un biocide : elle est plutôt liée à la modification de la structure du bois et à sa plus faible capacité à absorber de l’humidité.

 

Tableau 2. Classe de durabilité selon la norme EN 350 (2016)

 

Figure 3. Pourcentage de perte de masse des échantillons sans traitement, traités avec de l’eau et avec la solution perméat après 16 semaines d’exposition aux champignons de pourriture blanche et brune

 

Et après un an dans les conditions boréales?

Pour vérifier si les améliorations observées en laboratoire pouvaient se maintenir dans des conditions réelles, les échantillons ont été exposés pendant un an à la Forêt Montmorency (Figure 4).

Figure 4. Exposition des échantillons à la Forêt Montmorency

Figure 5. Apparence visuelle des échantillons sans traitement, traités avec de l’eau et traités avec la solution perméat avant et après un an d’exposition à la forêt Montmorency

Après cette période, les échantillons sans traitement et ceux traités uniquement avec de l’eau présentaient un changement important de couleur ainsi que des fissures et des craquelures. Les échantillons traités avec la solution perméat ont conservé leur apparence initiale et ne présentaient ni décoloration marquée, ni fissures visibles, témoignant ainsi de l’efficacité du traitement contre la dégradation fongique. Ces observations suggèrent que le traitement pourrait également améliorer le comportement du peuplier faux-tremble lors d’une exposition prolongée aux conditions extérieures.

 

Conclusion

Cette étude montre qu’il est possible d’accroître le potentiel de valorisation du peuplier faux-tremble en améliorant sa stabilité dimensionnelle et sa résistance à la dégradation biologique grâce à un traitement biosourcé. L’approche permet également de créer une nouvelle voie de valorisation pour un coproduit de l’industrie laitière, généré en quantités industrielles. Cette combinaison ouvre ainsi des perspectives des plus prometteuses ainsi qu’une porte intéressante pour transformer deux ressources sous-utilisées en un produit à plus forte valeur ajoutée : un peuplier faux-tremble plus durable.