Procédé d'ignifugation innovant et biosourcé pour les matériaux lignocellulosiques

Innovative and biobased fireproofing process for lignocellulosic materials

• Auteur / Autrice : Karina Antoun
• Direction : Nicolas Brosse, Roland El Hage
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du bois et des fibres
• Date : Soutenance le 24/10/2022
• Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec Université Libanaise
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIMPPé - Sciences et ingénierie des molécules, des produits, des procédés, et de l'énergie (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LERMAB - Laboratoire d'Études et de Recherche sur le MAtériau Bois (Vandoeuvre-lès-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Laurence Muhr
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Brosse, Roland El Hage, Sophie Duquesne, Roger Lteif, Joseph Saab, Michel Nakhl, Rodolphe Sonnier
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sophie Duquesne, Roger Lteif

Mots clés

Mots clés contrôlés

Panneaux de fibres

Phytique, Acide

Vapeur, Technique de la

Ignifugation

Lignocellulose

Mots clés libres

Explosion à la vapeur

Acide phytique

Matériaux lignocellulosiques

Retardateurs de flamme

Panneaux de bois

Steam explosion

Phytic acid

Lignocellulosic materials

Flame retardants

Wood panels

Résumé

Les matériaux fibreux lignocellulosiques issus de la biomasse (bois, fibres végétales) constituent des matières premières d'intérêt pour le monde de demain compte tenu de leur aspect renouvelable et de leur faible impact environnemental. Cependant, leur hétérogénéité, leur faible résistance au feu et leur performances mécaniques non-uniforme limitent leurs utilisations. Dans cette étude, à partir de fibres techniques de chanvre, de fibres ou de particules de bois, nous utilisons l'explosion à la vapeur en tant que prétraitement suivi d'un greffage thermique d'une molécule biosourcée « l'acide phytique », dans le but d'améliorer la résistance thermique des matériaux lignocellulosiques. Des caractérisations morphologiques, chimiques, thermiques et mécaniques ont été réalisées sur l'ensemble des matériaux lignocellulosiques avant et après les divers traitements appliqués. Ces essais ont montré l'intérêt de l'explosion à la vapeur en tant que prétraitement et ont confirmé la réussite du greffage thermique de l'acide phytique et la résistance au feu de la matière lignocellulosique. Des travaux en collaboration avec des industriels montrent que le procédé d'ignifugation pourrait être industriellement compétitif en termes de durabilité, de coût, de répétabilité et de simplicité à mettre en échelle.

Lignocellulosic fibrous materials derived from biomass (wood, plant fibers) are raw materials of interest for the world of tomorrow given their renewable aspect and their low environmental impact. However, their heterogeneity, their low fire resistance and their non-uniform mechanical performance limit their uses. In this study, from technical hemp fibers, wood fibers or particles, we use steam explosion as a pretreatment followed by a thermal grafting of a bio-sourced molecule ''phytic acid'', in order to improve the thermal resistance of lignocellulosic materials.A morphological, chemical, thermal and mechanical characterizations were carried out on all the lignocellulosic materials before and after the various treatments applied. These tests showed the interest of steam explosion as a pretreatment and confirmed the success of the thermal grafting of phytic acid and the fire resistance of the lignocellulosic material.Collaborative work with industrialists shows that the fireproofing process could be industrially competitive in terms of durability, cost, repeatability, and simplicity to scale up.