Étude du comportement des biocides lors de vieillissements de bois traités en classe d’emploi 3 par des méthodes physico-chimiques d’analyse

Study of biocides behavior during aging process of treated wood for use class 3 by physico-chemical methods of analysis

• Auteur / Autrice : Oussemah Ouali
• Direction : Hélène Budzinski
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Analytique et Environnementale
• Date : Soutenance le 23/11/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : LPTC - Physico et Toxico Chimie de l'environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Éric Fouquet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hélène Budzinski, Philippe Gérardin, Pierre Doumenq, Kévin Candelier, Laurence Podgorski, François Lestremau
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Gérardin, Pierre Doumenq

Mots clés

Mots clés contrôlés

Détérioration

Bois

Bois -- Conservation

Biocides

Mots clés libres

Biocide

Bois

Analyse

Chimie

Environnement

Biocide

Wood

Analysis

Chemistry

Environment

Résumé

Le bois est un matériau naturel et renouvelable qui peut nécessiter un traitement chimique pour les essences de faible durabilité naturelle, afin de résister contre les risques de détérioration d’origine biologique. Les bois de menuiseries extérieures sont exposés à une multitude de facteurs d’altérations (intempéries, rayons UV, variations de température, …) qui ont un impact direct sur l’évolution des concentrations en substance active, et donc sur la durabilité conférée. Dans le but d’étudier ce phénomène, des méthodes d’extraction et d’analyse ont d’abord été développées sur des biocides communément retrouvés dans les produits de préservation du bois du marché européen. Les performances analytiques obtenues par GC-MS/MS et LC-MS/MS ont donné des limites de quantifications satisfaisantes dans les matrices de l’étude, les extraits de bois et l’eau de pluie. Des études de vieillissement de bois traités en classe d’emploi 3 ont par la suite été mis en place, inspirées par les normes européennes NF/EN 927-3 et DIN CEN/TS 16663, avec un suivi simultané des quantités de biocides dans les échantillons de bois et d’eaux de ruissellement pendant un an d’exposition. Des essais en laboratoire à l’aide d’enceintes QUV ont ensuite permis d’isoler deux facteurs de dégradation majeurs, le rayonnement UV et l’eau, pour évaluer les pertes de biocides en bois avec des paramètres contrôlés. Le revêtement de bois permet de conserver une part considérable des biocides, tout en limitant le délavage causé par les pluies. La déplétion de biocides reste malgré tout inéluctable avec des gaps analytiques variables, témoignant de la dégradation des composés. L’association d’IPBC et de propiconazole présente la meilleure efficacité contre le développement fongique. Les ammoniums quaternaires, qui sont candidats à la substitution du propiconazole, démontrent une stabilité encourageante aux essais de vieillissement naturel. La lancement parallèle d’essais effectués en laboratoire et en extérieur, avec les protocoles et méthodes développés, convient à des études d’efficacité de systèmes « bois traités – finition ».

Wood is natural and renewable material that may require a chemical treatment for timber with a low natural durability, in order to resist against biological damages risks. Exterior carpentry woods are exposed to many alteration factors (severe weather, UV rays, temperature variations, …) that have a direct impact on the evolution of active substance concentrations, and thus on the improved durability. In order to study this phenomenon, extraction and analytical methods were first developed on biocides commonly found in wood preservative products of the European market. Analytical performances obtained by GC-MS/MS and LC-MS/MS led to satisfying limits of quantification in the matrices of study, wood extracts and rainwater. Aging tests of treated wood for use class 3 were then carried out, inspired by NF/EN 927-3 and DIN CEN/TS 16663 European standards, with a simultaneous monitoring of biocides amounts within the wood and water runoff samples during a year of exposure. Laboratory tests using QUV test chamber allowed then to isolate two main degradation factors, UV rays and water, to assess biocides loss in wood with controlled parameters. Wood coating allows a considerable amount of biocide to be contained, while reducing leaching due to rain events. Biocides depletion remain nevertheless inescapable with variable analytical gaps, testifying to the degradation of compounds. The combination of IPBC and propiconazole shows the best efficiency against fungal growth. Quaternary ammoniums, candidates to the propiconazole substitution, demonstrate an encouraging stability in natural weathering tests. The parallel launching of laboratory and outdoor tests, with the developed protocols and methods, is suitable for efficacy studies of “treated wood – coating” systems.