Matériaux et molécules du végétal

Nom de la plateforme

Matériaux et molécules du végétal

Localisation

Cirad - UR BioWooEB

73, rue Jean François Breton

TA B-114/16

34398 Montpellier Cedex 5, France

Site Web

https://ur-biowooeb.cirad.fr/materiaux-molecules-du-vegetal/plateforme-equipements

Description

Les actions conduites sur la valorisation des biomasses végétales et coproduits des procédés de transformation sous forme de bioproduits s’appuient sur des équipements et dispositifs d’essais spécifiques à chaque domaine de compétence (génie des procédés, sciences des matériaux, chimie et biochimie, évaluation environnementale). Les biomasses étudiées sont principalement les bois tropicaux et tempérés, les biocomposites et les coproduits de transformation. Les moyens sont répartis au sein de cinq laboratoires : Caractérisations physiques et mécaniques, Durabilité et protection des bois, Extractions et analyses biochimiques, Biocomposites, Centre d’usinage et de préconditionnement.

Services

1) Caractérisations physiques et mécaniques

Les essais de caractérisation physique et mécanique (essais destructifs) peuvent être réalisés sur des bois, des produits dérivés du bois, des biocomposites, et d’autres végétaux ligneux (cocotier, bambou, ...). La plateforme dispose également d’un laboratoire dédié au contrôle non destructif (CND) : la qualification des performances impose la connaissance d’un grand nombre de caractéristiques souvent longues et coûteuses à mesurer. Les méthodes CND associées se déclinent à trois niveaux : analyse des vibrations acoustiques, mesures ultrasonores et spectroscopie proche infrarouge.

2) Durabilité et protection des bois

La plateforme possède des laboratoires et des salles conditionnées (température et humidité relative), répondant aux exigences des normes en vigueur, pour effectuer des essais de durabilité et d’évaluation de l’efficacité des différents systèmes de protection des bois et matériaux dérivés.

3) Extractions et analyses biochimiques

Les analyses sont relatives à l’extraction et à la caractérisation des macromolécules (Cellulose, Hémicelluloses et Lignine), qui constituent l’essentiel de la composition chimique des biomasses végétales, mais aussi des molécules à faible poids moléculaires présentes dans la fraction dite « extractible » qui confèrent à chaque essence de bois sa singularité naturelle.

4) Laboratoire « Biocomposites »

Ce laboratoire se dédie à la valorisation des résidus et sous-produits agro-forestiers pour produire des matériaux biocomposites (des panneaux isolants, des panneaux de particules, des matériaux denses et épais, et également des matériaux fins comme des films) aux propriétés fonctionnelles diverses selon l’application visée. Il comprend essentiellement des équipements permettant de formuler et de mettre en forme ces matériaux qui peuvent, si besoin, être usinés au centre d’usinage. Les propriétés physico-chimiques, mécaniques et thermiques des matériaux biocomposites développés sont alors évaluées.

5) Centre d'usinage et de préconditionnement

A partir de billons, de plateaux ou de planches, le centre d'usinage permet de façonner selon des standards ou à la demande, les éprouvettes de bois destinées aux essais menés par les différents laboratoires (physiques, mécaniques, chimie et durabilité naturelle). Le centre d'usinage dispose des machines nécessaires et adaptées pour les différentes phases d'usinage des bois tropicaux et tempérés étudiés.

Personnel

Les laboratoires sont gérés par trois techniciens permanents avec des spécialités différentes. En parallèle, l'équipe Matériaux et molécules du végétal de l’unité de recherche propose une expertise scientifique sur les bois matériaux et les composites (6 chercheurs) :

https://ur-biowooeb.cirad.fr/materiaux-molecules-du-vegetal/expertises-bois-materiau

Nous accueillons régulièrement des étudiants et des chercheurs internationaux.

Modalités d'accès

Les projets de recherche et de développement mobilisant la plateforme devront faire l’objet d’une discussion préalable au dépôt du projet avec un référent scientifique concerné de l’unité BioWooEB afin de dimensionner l’organisation technique du projet (temps agents, calendriers, protocoles, traitement, coûts). Tout contact doit se faire par courriel : dirbiowooeb@cirad.fr . Vous serez alors orienté vers un référent avec lequel vous pourrez échanger, présenter votre projet scientifique et formuler vos attentes vis-à-vis de la plateforme. Vous recevrez un avis quant à la faisabilité de votre projet, ainsi qu’une estimation du coût et des délais de réalisation. Le démarrage du projet est conditionné par votre acceptation formelle du devis en envoyant le document validé au référent. En cas d’impossibilité technique, la plateforme proposera, dans la mesure du possible, des solutions alternatives aux demandeurs auprès d’autres infrastructures plus aptes à répondre à la demande.

Pour tout projet recevable, l’unité BioWooEB s'engage à mettre à disposition du personnel formé et compétent, proposer des équipements performants et entretenus, apporter une assistance technique et une expertise scientifique, réaliser les analyses ou former les utilisateurs à leur réalisation, informer de l'état d'avancement du projet et accompagner les utilisateurs dans la valorisation de leurs données.

Unité d’accès et coût

Les tarifs proposés par la plateforme dépendent des analyses et des expertises mises en œuvre (temps agents, consommables et maintenance des matériels). Pour tout projet, un devis sera envoyé mentionnant les coûts et les délais de réalisation. Le démarrage du projet est conditionné par l’acceptation formelle du devis selon les conditions qui y seront mentionnées.

Équipements

Densitométrie : Comparateur à 0,001 mm, balance à 1 mg et étuve sèche. Mesure des volumes saturés par déplacement de l’eau (Principe d’Archimède). Estimation de la densité et de l’infradensité.

Retrait de séchage et du PSF : Comparateur à 0,001 mm, balance à 0.001 g, enceinte climatique et étuve sèche. Estimation des retraits linéaires totaux de séchage par mesures d’éprouvettes saturées et anhydres. Estimation du Point de Saturation des Fibres (PSF) par mesures d’éprouvettes à différents paliers de stabilisation d’humidité.

Enceintes et salles de conditionnement des bois : La plupart des essais technologiques sur les bois tropicaux et les matériaux homologues doivent être conduits sur des échantillons dont le taux d'humidité est stabilisé (conditions normalisées). Ce taux d'humidité du matériau est fonction de la température et de l'humidité relative de l'air ambiant. Pour assurer cette stabilisation des échantillons, la plateforme dispose de :

* Trois pièces contrôlées en température (20°C +/- 2°C) et humidité (65% +/-5%) qui permettent de stabiliser des volumes importants d'échantillons sous des conditions climatiques standard (plages de variations de température et d'humidité relative modérées).

* Trois enceintes climatiques de 100 litres dans lesquelles il est possible de maintenir des conditions ambiantes plus extrêmes que dans les pièces de conditionnement.

* Deux étuves sèches qui permettent d'obtenir des échantillons anhydres.

Machine d'essai universelle : Dispositif électromécanique (Effort - Déplacement) pour essai statique jusqu’à 100 kN de capacité. Essais de caractérisation normalisés : résistance en flexion statique (NF B 51-008), compression axiale (NF B 51-007), dureté (NF B 51-013). Possibilité d’essai spécifique à la demande.

Mouton pendule : Dispositif mécanique pour essai dynamique jusqu’à 150 joules. Essai de caractérisation normalisée par flexion dynamique (NF B 51-009).

Spectrocolorimètre : Colorimètre Datacolor 400 pour mesures de coordonnées chromatiques (CieLab L*a*b*) analyse de la couleur des échantillons, quantification des effets du vieillissement.

Contrôle non destructif :

• Détermination des propriétés élastiques et viscoélastiques des bois, produits bois et des matériaux par analyse des résonances acoustiques.
• Évaluation par méthode acoustique de l'état mécanique d'éléments en bois massif utilisés en service dans une structure.
• Mesure des propriétés mécaniques par ultrason en transmission (de 50 kHz à 2 MHz)
• Spectrométrie proche infrarouge (de laboratoire et dispositif portable) : Technique analytique basée sur le principe d'absorption des rayonnements infrarouges par la matière biologique. Cette absorption étant liée à la composition chimique de surface des échantillons (bois solide ou poudre), il est possible d'estimer, par cette technique, les teneurs des composés chimiques ainsi que des propriétés physico-mécaniques des bois.
• Tomographe acoustique et ultrasonore : Imagerie quantitative en transmission des arbres sur pied. Caractérisation de l'état mécanique et détection des défauts internes.

Salles d'élevage termites : Enceintes climatiques dont les conditions en température et hygrométrie sont maitrisées afin d'assurer le maintien d'élevages de termites.

Salles d'élevage champignons : Enceintes climatiques dont les conditions en température et hygrométrie sont maitrisées afin d'assurer le maintien de souches de champignons lignivores.

Tunnels d'évaporation : Dispositif permettant le vieillissement accéléré des échantillons de bois avant essais biologiques conformément à la norme EN 73.

Détermination quantitative des taux d’extractibles : Extractions au Soxhlet réalisées avec différents solvants (en fonction de leur polarité), successives ou non.

Composition chimique macromoléculaire : Détermination quantitative de la teneur en hémicelluloses, cellulose et lignines.

Analyses des éléments minéraux : Analyses des éléments minéraux (présents dans le bois, les biomasses végétales, les eaux de lessivages, etc) par MP-AES (Spectrométrie d’émission atomique à plasma micro-onde).

Analyses normées :

• Teneur en humidité
• Teneur en matières volatiles
• Teneur en carbone fixe
• Teneur en cendres
• Analyses élémentaires : Taux en Carbone, Hydrogène et Azote

Atelier de menuiserie : Machines traditionnelles de menuiserie, matériel de sciage avec chariot pour les billons de courtes longueurs 30 cm maximum pour le sciage de planches et de rondelles. Petites machines pour la réalisation d’essais en dimensions réduites. Différents broyeurs et dispositifs de tamisage.

Salle de collage : Presses à plaquer pour la fabrication de panneaux et de poutres en lamellée collées, pour tester la résistance des différentes colles fournies par les fabricants.

Séchoir : Séchoir artificiel à air chaud climatisé de capacité 3 m3, composé de batteries de chauffe (résistance électrique) et de rampe d’humidification. Le séchoir permet d’établir des tables de séchage en fonction des différents bois.

Thermo-presse : Presse hydraulique chauffante 100T pour des panneaux de 50 x 50 cm disposant de différents moules adaptables pour produire des panneaux ou des plaques (quelques mm d’épaisseur), des objets plus épais (3-4 cm d’épaisseur) ainsi que des films (100-500 µm d’épaisseur).