Détermination des impacts environnementaux des matériaux composites à base de bois

Les matériaux composites ou panneaux agglomérés à base de bois sont l’un des produits les plus largement consommés en raison de leurs importantes propriétés physiques et mécaniques. La production de matériaux composites à base de bois constitue une part importante de l’industrie du bois au Québec. Le fait que des matériaux composites soient faits à base de bois est une caractéristique environnementale importante d’abord, car le bois est un matériau qui peut être considéré comme renouvelable. De plus, le bois est constitué à travers la photosynthèse laquelle permet de synthétiser de la matière organique à partir du CO2 atmosphérique. Par conséquent, l’arbre réalise un stockage de carbone

pendant sa croissance. Pourtant, le bois et les produits de bois contiennent du carbone stocké qui est retenu dans le matériel jusqu’à sa libération à travers des mécanismes comme la combustion, la désintégration bactérienne ou par des champignons ou la

35 consommation par les insectes (Buchanan et Levine 1999). L’utilisation de 1 m3 de bois permet de retirer de l’atmosphère 0,9 tonne de CO2 (stockage de carbone). En plus, les

émissions de CO2 dues à l’utilisation du bois comme source d’énergie dans la fabrication

des panneaux agglomérés à base de bois peuvent être considérées comme neutres en carbone car la quantité de CO2 libérée peut être égale à la séquestration du CO2 lors de la

recroissance de la biomasse. Différentes études ont attribué un potentiel de réchauffement global égal à zéro par le CO2 généré par la combustion de la biomasse (CO2 biogène). Des

études d’analyses du cycle de vie montrent une réduction des GES de 70 à 95% par rapport aux combustibles fossiles lorsque la biomasse forestière est utilisée comme énergie et carburant. En plus, l’utilisation de déchets de biomasse peut amener une réduction supérieure à 100% grâce au fait qu’elle permet d’éviter les émissions de méthane (enfouissement). L’émission de méthane (CH4) est 25 fois plus impactant que l’émission

de CO2 (Stephen et Wood-Bohm 2016).

Par contre, la production des panneaux agglomérés à base de bois implique une grande consommation d’additifs comme les adhésifs à base de pétrole (urée formaldéhyde (UF) et phénol formaldéhyde (PF)) dans leur fabrication. Cela occasionne des émissions de composés organiques volatiles (COV) comme le formaldéhyde. Ces émissions ont comme conséquence des impacts négatifs sur la qualité des écosystèmes et sur la santé humaine (Irigaray et al. 2007; Gminski et al. 2010). Différents pays ont maintenant une législation limitant l’émission de formaldéhyde dans les matériaux composites à base de bois. Les industriels et les chercheurs ont beaucoup investi pour tenter de réduire les émissions de formaldéhyde en remplaçant principalement l’utilisation d’urée formaldéhyde comme adhésif. Différentes études ont confirmé que la consommation d’adhésifs à base de pétrole comme l’urée formaldéhyde et le phénol formaldéhyde est l’une des sources des principaux impacts environnementaux dans la production de panneaux agglomérés à base de bois (Dos Santos et al. 2014; Rivela et al. 2006). Wilson (2010) a réalisé un inventaire des extractions et des émissions de résines à base de formaldéhyde usées dans la fabrication de panneaux agglomérés à base de bois comme UF, PF, mélamine urée formaldéhyde (MUF) et phénol résorcinol formaldéhyde (PRF). Les résultats ont montré que l’empreinte carbone (émissions de gaz à effet de serre vers l’atmosphère) variait selon le type de résine. La MUF a présenté l’empreinte carbone la plus élevée, suivie par UF,

36 PF et finalement, PRF. L’usage d’adhésifs plus écologiques dans la fabrication des produits de bois peut diminuer la trace environnementale principalement en réduisant les émissions de formaldéhyde et des autres COV comme dans le cas de l’utilisation d’une résine à base de tannins d’écorce de pin (Cobut 2014), d’une résine de noix de cajou (Kim 2010) ou d’une résine à base de tannins de fécule de maïs et quebracho (González-Garcia et al. 2011). Cependant, l’utilisation d’adhésifs plus écologiques requiert des études pour vérifier les propriétés physiques et mécaniques des panneaux agglomérés à base du bois et leurs coûts de production respectifs au niveau industriel (Dos Santos et al. 2014). Certaines études ont été réalisées pour évaluer les impacts environnementaux des différents types de panneaux agglomérés à base de bois. Les panneaux HDF et MDF ont été largement étudiés (Rivela et al. 2006; Wilson 2008; Gonzalez-Garcia et al. 2009; Zeller et al. 2015; Kouchaki-Penchah et al. 2016; Piekarski et al. 2017), ainsi que les PLO (Kline 2005; Puettmann et al. 2013a; Chan 2012) et les panneaux contreplaqués (Puettmann et al. 2013b; Chan 2012). Les différentes études sur les impacts environnementaux des matériaux composites à base de bois identifient les points chauds (hotspots) dans le cycle de vie des panneaux. Parmi les principaux, on peut mentionner l’utilisation de résine (urée formaldéhyde ou phénol formaldéhyde), la consommation d’énergie, la consommation de copeaux de bois, le transport de copeaux de bois à l’usine, la préparation des fibres, etc. Ces résultats (hotspots) peuvent varier en fonction de la réalité de chaque étude.

L’usage des déchets de biomasse (bois et écorce) comme source de combustible dans la fabrication des panneaux agglomérés à base de bois joue un rôle environnemental favorable car la combustion de la biomasse génère des émissions de CO2 biogène, lequel

est considéré neutre pour le réchauffement climatique selon l’Agence de protection environnementale des États-Unis (Wilson 2008). Selon cette approche, les émissions de dioxyde de carbone produites par la combustion de combustibles ligneux sont considérées comme étant égales à l’absorption de gaz carbonique par la forêt durant la croissance des arbres.

37 En plus, les panneaux agglomérés faits de résidus de bois comme les panneaux MDF et ceux faits de particules conservent le CO2 en permanence pendant longtemps. Les

panneaux agglomérés faits de résidus de bois ont plus de capacité de stockage de carbone que l’émission de carbone dans le processus de production (Nebel et al. 2011). Rivela et al (2006) ont comparé la production de chaleur générée par la biomasse (copeaux de bois) utilisée comme combustible par rapport à la production de chaleur générée par le gaz naturel liquéfié. Les résultats ont montré que l’utilisation de gaz naturel contribue davantage au changement climatique que l’utilisation de résidus de bois (biomasse). Kim et Song (2014) ont aussi évalué les bénéfices environnementaux de la production de panneaux des particules et production d’énergie en utilisant des résidus de bois. Les résultats ont montré que la production de panneaux de particules faits à partir de résidus de bois produit 428 kg CO2-eq de moins par rapport à la production de panneaux faits à

partir de bois frais. De même, la production d’énergie en utilisant des résidus de bois produit 154 kg CO2-eq de moins par rapport à la production d’énergie à partir de la

génération d’électricité et de chaleur.

1.4.3. Détermination des impacts environnementaux des matériaux composites à