Minéralisation organique
Le projet «Minéralisation organique» vise à augmenter la résistance au feu du bois et des produits en bois par une imprégnation ciblée au moyen de sels organiques exempts d’halogène et ne présentant aucun risque toxicologique ni écologique.
Fiche signalétique
- Départements participants Architecture, bois et génie civil
- Organisation d'encouragement Innosuisse
- Durée (prévue) 01.05.2021 - 01.11.2023
- Direction du projet Prof. Dr. Thomas Volkmer
- Mots-clés Substances ignifuges, modification du bois
Situation
Dans la perspective des objectifs climatiques de l’ONU (Accord de Paris, 2015), le bois est un matériau attractif : particulièrement durable, il permet en outre le stockage du CO2. Mais son utilisation comme matériau de construction pour l’aménagement intérieur ou comme élément de façade s’accompagne d’un accroissement de la charge calorifique. De plus, les concepts de protection incendie, en particulier dans les bâtiments publics ou dans la construction de tours, sont soumis à des exigences très strictes. Des substances ignifuges, par exemple, permettent d’augmenter la résistance du matériau bois contre l’inflammation et de limiter la propagation du feu. À cet égard, les sels inorganiques ont apporté la preuve de leur efficacité. Cependant, en raison de leur grande solubilité dans l’eau, ils ne peuvent pratiquement pas être fixés dans le bois, ce qui les rend impropres à un usage extérieur. Par ailleurs, ils contiennent souvent des composés halogénés ou des métaux lourds. Par conséquent, d’un point de vue écologique et toxicologique, l’utilisation de sels inorganiques doit envisagée vue d’un œil critique.
Approche
Le projet « Minéralisation organique » consiste à développer un procédé multivarié d’imprégnation et de modification du bois en deux étapes. L’apport progressif de sels organiques facilement solubles dans l’eau entraine la précipitation de minéraux peu solubles, et donc une minéralisation ciblée du bois. La précipitation in situ de composés salins organiques difficilement solubles dans l’eau permet de modifier durablement les propriétés suivantes du bois : • résistance et comportement au feu ; • résistance aux intempéries (usage en extérieur) ; • résistance aux UV ; • aspect chromatique ou esthétique ; • comportement de sorption et stabilité dimensionnelle. Les sels introduits reposent sur des anions organiques tels que les oxalates, les citrates, les acétates, les sorbates ou les formates, ainsi que sur les métaux alcalins ou alcalinoterreux cationiques que sont le potassium, le sodium, le calcium ou le magnésium. Les ions respectifs peuvent être combinés (relativement) librement, ce qui permet de modifier de façon ciblée des propriétés du bois pour adapter le matériau aux exigences spécifiques des utilisations projetées. Les exigences en question dépendent fortement du lieu d’application prévu.
Résultat
Les premiers résultats montrent que différents sels organiques et combinaisons de sels donnent des résultats intéressants quant à leur potentiel ignifuge. D’autres études à grande échelle, effectuées avec différents sels, ont permis d’identifier les sels organiques et les combinaisons les plus efficaces dans les catégories mentionnées précédemment. Les analyses réalisées dans ce contexte ont porté sur divers aspects : la fixation dans le bois, sa capacité à absorber l’humidité de l’air et son aptitude à servir de substance ignifuge. Lors des premières études, les sels à base de citrates et de gluconates se sont révélés particulièrement prometteurs.
Perspectives
La prochaine étape du projet consistera à tester d’autres propriétés telles que la résistance aux intempéries ou les propriétés mécaniques. Une solution sera ensuite élaborée en vue de la mise en œuvre industrielle des produits. Cette phase comprend, outre le processus de traitement au moyen des sels, un contrôle permanent de la rentabilité des différents produits.
