Choix et validation expérimentale d'un modèle de pyrolyse pour le bois traité par haute température : de la micro-particule au bois massif

par Patrick Rousset

Thèse de doctorat en Sciences forestières et sciences du bois

Sous la direction de Patrick Perré.

Soutenue en 2004

à l'Ecole nationale du génie rural, des eaux et des forêts (Paris ; Nancy) .

mots clés

• Bois
• Pyrolyse
• Modélisation
• Nirs
• Torréfaction

Résumé

Le traitement thermique du bois est un procédé connu et étudié depuis plusieurs décennies. En dépit de plusieurs travaux disponibles, il reste difficile d’optimiser le gain sur les propriétés recherchées et de mettre en vis-à-vis les pertes sur les qualités que l'on voudrait préserver. Ce constat nous a conduit à mener des études fondamentales pour comprendre les mécanismes mis en jeux lors du traitement thermique. Nous avons adapter un code de simulation qui prend en considération les transferts couplés de chaleur et de masse en y intégrant les cinétiques chimiques. Parallèlement, nous avons cherché à caractériser différents traitements thermiques par spectrométrie en réflexion diffuse dans le proche infrarouge (SPIR). Les résultats montrent que le modèle de pyrolyse couplé au modèle de transport rend compte de la présence de réactions exothermiques et les surpressions internes générées par les gaz produits. La méthode par analyse spectrale a révélé qu’il est possible d’une part de discriminer des échantillons de bois ayant subis différents traitements et d’autre part de retracer l’historique thermique d’une pièce de bois dans son épaisseur

Titre traduit

Selection and experimental validation of pyrolysis model for wood treated at hight temperature : from microparticle to large wood sample

Résumé

The thermal treatment of wood is a well known process that has been studied for many years. In spite of the large amount of research work injected into this topic, it is still a difficult task to identify the precise loss of product quality that has been incurred as a result of this process. This fact provides the motivation for a fundamental study that explains the mechanisms of thermal treatment. The first objective of this study is to adapt an existing computational model for simulating coupled heat and mass transfer in a porous medium to include the chemical reactions that arise during pyrolysis. Paralleling this work, near infrared spectrometry (NIRS) has been used to characterize large wood samples submitted to different thermal treatments. The results show that the pyrolysis model, when coupled to the comprehensive heat and mass transfer model, is able to account the effect of exothermic reactions on the internal overpressure within the board. NIRS seems to be a promising technique that we believe permits the profiles of degradation to be used to validate the computational model