Analyse quantitative et qualitative des substances chimiques responsables des durabilités naturelle et conférée des bois de chêne européen (Quercus robur et Quercus petraea) et de pin maritime (Pinus pinaster) par la spectroscopie dans le proche infrarouge

par Sofia Zahri

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Bertrand Charrier.

Soutenue en 2007

à Pau .


  • Résumé

    L’objectif de cette étude est d’utiliser la spectroscopie dans le proche infrarouge (SPIR), couplée à l’analyse multivariée, afin d’analyser les produits chimiques qui sont à l’origine des durabilités naturelle et conférée des bois de chêne et de pin. Dans le cadre de l’étude de la durabilité naturelle, la teneur en substances extractibles du chêne européen a été évaluée par la SPIR. Les spectres « proche infrarouge » (PIR) ont été enregistrés d’une part, à partir des surfaces axiale et radiale des éprouvettes de chêne européen, d’autre part, à partir de sciures. Ces dernières ont été prélevées sur les plans axial et radial des plaquettes de chêne, avant et après extraction. En ce qui concerne la durabilité conférée, des plaquettes d’aubier et de duramen de pin maritime ont été imprégnées par divers produits de traitement avant d’être analysées par la SPIR. Le traitement des plaquettes de pin a été effectué par deux groupes de solutions de molécules actives en utilisant trois concentrations croissantes. Le premier groupe comprend quatre solutions de préservation commerciales dont la composition en molécules actives est à base de cuivre, d’acide borique, de cyperméthrine, de perméthrine, de propiconazole, de tébuconazole et d’I. P. B. C. Le second groupe correspond à des solutions de molécules actives pures ; il s’agit de la cyperméthrine, de la perméthrine, du propiconazole, du tébuconazole, de l’acide borique et de l’I. P. B. C. Les modèles de calibration ont été construits en utilisant la méthode des moindres carrés partiels (PLS). L’analyse en composantes principales (ACP) a été utilisée pour la classification du bois de pin maritime traité et non traité ainsi que pour la distinction entre les différents produits de préservation. Les spectres PIR ont été prétraités par différents algorithmes : les dérivées d’ordre 1 (1ère D) et d’ordre 2 (2nde D), la correction multiplicative de la réflexion diffuse (MSC), la déviation normale standardisée (SNV) ainsi que leurs combinaisons : 1ère D. MSC, 1ère D. SNV, 2nde D. MSC et 2nde D. SNV. Les modèles de calibration présentent d’excellentes corrélations entre les valeurs mesurées et celles prédites par la SPIR avec des coefficients de détermination (r²) élevés et des erreurs de calibration et de prédiction (SEC et SEP) faibles. Cette étude prouve l’efficacité de la technique SPIR en combinaison avec les outils chimiométriques pour une prédiction rapide, fiable et non destructive des extraits du chêne européen ainsi que les produits de préservation appliqués sur le bois de pin maritime. Nos résultats montrent également le potentiel de cet outil dans la distinction du bois de pin maritime traité et non traité et des différents produits de préservation industriels.


  • Résumé

    Near infrared spectroscopy (NIRS), in conjunction with multivariate analysis, could be a suitable technique to assess chemical substances responsible of natural and conferred wood durability. For natural durability, European oak extractives were studied by using NIRS. First, near infrared (NIR) spectra were collected from both axial and radial planes of solid oak samples. Then, these planes were cut and ground in order to take NIR spectra from oak sawdust, before and after phenol extraction. Concerning the study of artificial durability, wood strips were selected from heartwood and sapwood of Maritime pine and prepared for impregnation by two groups of active components and at three concentrations. The first group concerns industrial wood preservatives which contain boric acid, copper, cypermethrin, IPBC, permethrin, propiconazol, and tebuconazol. The second one includes pure solutions prepared with boric acid, cypermethrin, IPBC, permethrin, propiconazol, and tebuconazol. Calibrations were developed by using Partial Least Squares (PLS) technique. Principal component analysis (PCA) was applied to separate between treated and untreated Maritime pine wood and also between the different preservation products. NIR information was enhanced by using the pre data processing procedures: first and second derivatives (1st D, 2nd D), Multiplicative Scatter Correction (MSC), Standard Normal Variate (SNV) and also their combinations: 1st D. MSC, 1st D. SNV, 2nd D. MSC and 2nd D. SNV. PLS models displayed excellent correlations between calculated and predicted values by NIRS, accompanied by high correlation coefficient (r²) and weak calibration and prediction error (SEC, SEP). This study illustrates that the NIRS technique when it is used in conjunction with multivariate analysis could give reliable, quick and non-destructive assessment of European oak extractives content and the retention Maritime pine preservation products. Our findings show also the potential of NIRS technique to distinguish, on one hand between treated and untreated Maritime pine wood and on the other hand between different industrial preservation products.

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  • Détails : 1 vol. (225 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
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  • Bibliothèque : Université de Pau et des Pays de l'Adour. Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : US 463129
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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : ZHA-5755
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