Durabilité du bois et résistance naturelle aux champignons

Parmi les caractéristiques technologiques et esthétiques importantes des bois utilisés dans la construction, dans l’ameublement et dans la décoration, la couleur et la durabilité naturelle occupent une place de premier plan. Le bois présente de nombreux atouts : ses pouvoirs isolants, son esthétique, sa résistance,...Il est à la fois un matériau économique, renouvelable, biodégradable et peu coûteux pendant sa mise en œuvre. Cependant, ce matériau est handicapé par son origine naturelle : ses dimensions changent sous l’effet de l’humidité et il est soumis à des risques d’attaque par un certain nombre d’agents biologiques (champignons, insectes à larves, termites). Ces inconvénients sont principalement surmontés par des traitements chimiques (imprégnation à la créosote ou au CCA, Chrome-Cuivre-Arsenic...), des traitements thermiques, ou par l’importation d’essences réputées pour leur stabilité (western red cedar, teck ou d’autres bois tropicaux). Par rapport à ces risques, le bois peut présenter une durabilité naturelle suffisante pour être utilisé dans certains emplois sans traitement. Il est donc primordial de connaître la durabilité naturelle de notre bois étudié.

La durabilité naturelle des bois est leur aptitude à résister aux attaques des agents de détérioration : c’est le comportement des bois sans traitement (Fouquet, 2009). La durabilité naturelle d’une essence est une propriété spécifique et constitue un élément important de sa fiche d’identité, au même titre que les propriétés physiques et mécaniques. Elle correspond à son aptitude à se conserver

27 dans un emploi défini pendant une durée donnée, en l’absence de tout traitement protecteur (Monteiro

et al., 2000) grâce à sa propriété de résistance naturelle aux attaques des agents biologiques dont les plus importants sont les champignons (pourriture, échauffure, bleuissement, etc.) et les insectes (piqûres noires des bois frais, vermoulure des bois secs, dégâts causés par les termites etc.) et certains organismes marins (tarets).

La durabilité est la propriété essentielle du bois à résister aux agents de destruction et à la pourriture. C’est une conséquence de la composition chimique : la présence de certaines substances comme les résines et les tanins augmente la durabilité : ce sont des matières antiseptiques. Par contre les matières de réserve, comme l’amidon, exercent une influence défavorable. La durabilité du mélèze et du chêne est grande, celle du hêtre, du peuplier faible. La durabilité varie suivant les conditions d’emploi ; elle est d’autant plus grande que l’atmosphère est sèche (Dumon, 1980).

La durabilité naturelle d'une essence est son aptitude à résister à l'attaque des agents biologiques d'altération : champignons de pourriture, termites, insectes, foreurs marins. La résistance des bois aux champignons est déterminée sur des échantillons de dimensions normalisées mis en présence de 4 souches de champignons dans des conditions ambiantes contrôlées. Ces essais durent plusieurs mois. L'intensité de l'attaque des champignons, et par conséquent la résistance naturelle des bois, est quantifiée par la perte de masse des échantillons à laquelle est appliqué un coefficient correcteur dépendant de l'humidité des bois.

La durabilité naturelle d’un bois est son aptitude à demeurer inaltéré dans un emploi défini, pendant une période donnée, en l’absence de tout traitement protecteur (Loubinoux et al., 1994). Dans cette définition, la notion "d’emploi défini" est très importante. En effet, on ne peut dire d’un bois qu’il est durable sans préciser dans quelles conditions définies d’emploi. Ce sont donc les emplois qui déterminent les risques, surtout dans le cas des bactéries, moisissures et champignons.

La préservation chimique des bois, bien qu’efficace pose encore des problèmes sur le plan technique (résistance à l’imprégnation de certaines essences, répartition inégale des produits de protection dans les cellules du bois, etc.), et sur le plan écologique. La toxicité des produits de préservation chimique, facteur de pollution préoccupe de plus en plus l’opinion dans les pays industrialisés.

La norme NFX 40-002 (1983) propose la définition suivante de la durabilité naturelle : "La durabilité que présente un bois dans des conditions données, en absence de tout traitement de préservation. Cette propriété rend compte de la résistance naturelle du bois aux attaques biologiques".

La norme NF EN 350-1 (1994) propose dans le même ordre d’idée une autre définition : "La résistance intrinsèque du bois aux attaques d’organismes destructeurs. La durabilité d’un bois est son aptitude à résister à l’attaque d’agents biologiques responsables de sa dégradation lorsqu’il est utilisé dans une situation donnée".

II.2.5.1. Mesure de la durabilité naturelle

les connaissances traditionnelles sur l’usage de certaines essences réputées pour leur duramen exceptionnellement durable. L’utilisation de cedrus libani dans la construction de certains temples datant de plusieurs siècles en est l’exemple (Willeitner et Peek, 1997) ;

les essais de champ au contact du sol. Ce type d’essai présente l’avantage d’être réalisé en plein air, prenant en compte les facteurs environnementaux. Cependant, il faut choisir des sites adéquats et la durée des essais est très longue ;

les essais en laboratoire sont basés sur les mesures de perte de masse d’échantillons de bois exposés à une espèce de champignon ou de termite. Les durées d’exposition sont beaucoup plus courtes (quelques mois) que dans le cas des essais de champ.

II.2.5.2. Classes de durabilité naturelle

Les différentes essences de bois ne sont pas équivalentes en termes de durabilité naturelle. La classe de durabilité naturelle repose sur la résistance aux espèces de champignons causant la plus grande perte de masse moyenne des échantillons de bois, les cinq classes de durabilité naturelle basée sur la norme NF-EN 113 sont présentées dans le tableau II.2.

Tableau II.2. Classes de durabilité naturelle du bois en fonction des pertes de masse (définies selon la

norme NF-EN 113. Décembre, 1986)

Classe de durabilité Descriptif Perte de masse WL³ (%) 1 Très durable WL ≤ 5

2 Durable 5 ˂ WL ≤ 10 3 Moyennement durable 10 ˂ WL ≤ 15 4 Faiblement durable 15 ˂ WL ≤ 30 5 Non durable WL ˃ 30

II.2.5.3. Agents de détérioration

Les êtres vivants susceptibles de dégrader le bois sont de trois types (Fougerousse, 1960) : les micro-organismes ;

les insectes, responsables de la piqûre ou vermoulure ;

certains animaux (térébrants marins), appartenant aux mollusques et aux crustacés.

II.2.5.3.1. Micro-organismes

Les micro-organismes qui peuvent attaquer le bois sont subdivisés en deux groupes (Tableau II.3). Dans cette partie nous nous sommes intéressés aux champignons.

les moisissures et les bactéries ; les champignons.

3

29

Tableau II.3. Types de micro-organismes pouvant attaquer le bois et leurs conditions de croissance

Agents de détérioration ^Types Constituant dégradé préférentiellement dans le bois Inconvénients majeurs sur le bois Conditions de croissance (H2O, O2, T°) Champignons lignivores Pourriture brune ou cubique ^Cellulose Perte de la résistance mécanique H = 35-40% O₂ =20% T° = 20-36°C Pourriture blanche

ou fibreuse ^Lignine Endroit

très humide et pas assez oxygéné Pourriture molle ou pâte Cellulose + Hémicellulose + Lignine Champignons de discoloration Echauffures Ex (Stereum) Bleuissement Ex (Ceratocystis)

Contenu des cellules de parenchyme de (aubier) Modification de la couleur du bois Endroit très humide Moisissures Bactéries Augmentation de la perméabilité

II.2.5.3.1.1. Champignons dégradants le bois

Sur plus d’un million d’espèces de champignons, seules quelques unes bien spécifiques appartenant à la famille des basidiomycètes ont la capacité de dégrader le bois (Schultz et al., 2002). Il existe des champignons de discoloration (champignons de bleuissement et d’échauffures) et des champignons lignivores. Les premiers sont incapables d’altérer les parois des cellules ligneuses mais peuvent provoquer des modifications d’aspect et de volume (Vernay et al., 1997). Les seconds sont soit des champignons de pourriture cubique ou brune, soit des champignons de pourriture fibreuse ou blanche, soit des champignons de pourriture molle. La pourriture du bois consiste en une modification irréversible de toutes les propriétés du bois. Les champignons de pourriture sont ceux qui causent les dégâts les plus graves. Ils mènent une vie saprophytique et transforment par action diastasique la matière ligneuse en substance assimilable. Ces champignons, se distinguent suivant les enzymes qu’ils sont capables d’élaborer pour attaquer la paroi cellulaire. Leur mode d’attaque est très particulier, ils ne se propagent pas à l’intérieur des cellules mais dans les parois secondaires. Ils sont répertoriés en fonction du type de pourriture créé dans le bois. La forme de cette pourriture résulte du mode de consommation des constituants de la paroi ligneuse (lignine, cellulose) par le champignon. Trois grands types de pourritures sont à considérer en fonction de l’élément du bois mis à profit (CTBA, 1996).

Figure II.9. Dicorynia guianensis attaqué par

une pourriture brune

a. Champignons de pourriture cubique

(brune)

(par exemple Gloephyllum trabeum) dites encore cubiques sont des organismes qui dégradent de façon préférentielle les chaînes de cellulose. Cette dernière est ainsi transformée en éléments solubles assimilables. Le bois est ainsi fragmenté en petits cubes de couleur foncée rappelant l’aspect d’un bois ayant subi un début de calcination (Figure II.9).

b. Champignons de pourriture fibreuse

(blanche)

(par exemple Coriolus versicolor) dégraderaient tous les constituants du bois y compris la lignine. Le bois ainsi attaqué, présente un aspect fibreux et une décoloration très importante (couleur très claire) (Figure II.10). Ces deux types de champignons (pourriture brune et blanche) appartiennent à l’ordre des Basidiomycètes.

Figure II.10. Dicorynia guianensis attaqué par

une pourriture blanche

Figure II.11. Dicorynia guianensis attaqué par

une pourriture molle

c. Champignons de pourriture molle

(par exemple Humicola sp.) se rencontrent plutôt dans les conditions d’extrême humidité et de taux d’oxygène très faible. C’est le cas des bois immergés ou du bois au contact du sol (attaque de la cellulose). Ces champignons appartiennent à l’ordre des Ascomycètes ou des Deutéromycètes. Ils causent à long terme de graves dégâts puisqu’ils réduisent le bois en une patte molle (Figure II.11).