Influence de l’intermittence sur la durée et sur la qualité

Plusieurs études expérimentales ainsi que théoriques ont été réalisées dans différents endroits du monde sur le séchage solaire du bois sous différentes conditions climatiques. La durée du séchage ainsi que la qualité du bois séché dépendent fortement de l’endroit où l’étude a été réalisée, du design du séchoir solaire utilisé, des caractéristiques du bois séché ainsi que de la stratégie utilisée pour contrôler le procédé de séchage (Plumptre, 1985 ; Loureiro et al., 2007 ; Hasan et Langrish, 2015). Sattar (1993) établit une revue historique des travaux mondiaux sur le séchage solaire du bois, des années 60 aux années 90. Il y présente, pour chaque étude, l’endroit et sa latitude, le type de séchoir (serre, à collecteur externe, avec appoint ou stockage d’énergie…), ses caractéristiques (capacité, aire du collecteur, équipements utilisés

pour la ventilation) et son coût ainsi que les résultats obtenus en terme de durée, qualité et efficience énergétique.

Ci-après, nous présentons sous forme de tableau (Tableau 1.6) une liste non exhaustive des travaux abordant le séchage solaire du bois. Nous donnons pour chaque étude l’endroit où le séchoir a été expérimenté, les conditions hygrométriques obtenues dans le séchoir, les caractéristiques du bois utilisé (espèce et épaisseur, teneur en eau initiale et finale) ainsi que les résultats obtenus en terme de durée du cycle et de qualité du bois séché.

Chapitre 1

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Tableau 1.6. Etudes sur le séchage solaire du bois (sans appoint ni stockage) (l’abréviation Xi désigne l’humidité initiale, Xf l’humidité finale).

Auteurs ^{Endroit de} _l’étude Type du séchoir Bois séché Durée et qualité

Quéméré (1977) cité par Aléon

(2012)

Centre de la

France ^{Serre Pin Sylvestre, 37mm,} Xi=52% à Xf=9%.

Chêne, 58mm, Xi=72% à Xf=14%.

- 41 jours pour le pin (entre avril et mai) et 314 pour le chêne (novembre).

Quéméré (1977) cité par Aléon

(2012)

Massif des Pyrénées,

France

Serre Chêne, 30mm, Xi=63% à Xf=11%. _{- 122 jours (décembre à mai).}

Plumptre (1979)

Oxford,

Angleterre Serre (Green house) ^Chêne, 50 mm

De Xi=40% à Xf=10-12%.

- 4 mois (été) par rapport à 1.5 mois dans un séchoir conventionnel et 6 mois à l’air libre. - Peu ou pas de fentes en surface avec peu de

déformations. Tschernitz et Simpson (1979) Laboratoire de produits forestiers, Madison, USA

Séchoir avec collecteurs

externes. 2.63 m3 de Chêne rouge, 29mm. De Xi=84% à Xf=9%.

- 54 jours (juin-août) comparé à 24 jours pour le séchage conventionnel,

- Réduction des fentes de surface (3.5 fois moins) par rapport au séchage à l’air libre.

Martinez et al.

(1984) ^Mexique

Séchoir avec collecteurs externes, T séchoir [29.5-40]°C 1.47 m3 de Pin. De Xi=83% à Xf=12.5%. - 21 jours (septembre),

- Fentes négligeables par rapport au séchage à l’air libre.

Alvarez Noves et Fernández-Golfin

Seco. (1990)

Madrid

Espagne (semi-greenhouse) ^Serre

Chêne, Platane commun, Eucalyptus, Pin de Monterey,

25, 27, 30 et 55mm De Xi=70-80% à Xf=8-10%.

- Le séchage solaire est 3.5 fois plus rapide que le séchage à l’air libre,

-Meilleure efficacité pour une épaisseur de 30mm que pour 55mm,

- 3 à 4 fois plus efficace quand Xi>40%, - La qualité est comparable ou même supérieure à celle du séchage conventionnel. Sattar (1995) recherche de ^{Institut de}

Forêt de

Serre (Green house) - Séchage mixte de 4 essences indigènes :

Dipterocarpus turbinates,

- 22 (décembre-mars), 25(avril-mai), 44 (juin-aout) et 28 (septembre-novembre) jours,

Bangladesh (BFRI), Chittagong

Artocarpus

chaplasha, Michelia champaca et

Mangifera indica, 40mm,

De Xi=95-104% à Xf=12%. Reuss et al.

(1997) ^Resistencia, Argentine

Serre (Green house) pour le chauffage de l’air et chambre de séchage. T séchoir [16-36]°C HR séchoir [27-100]% Feuillus :

Algarrobo, de différentes épaisseurs.

De Xi=53-65% à Xf=12-30 %. ^{- Environ 1 mois (août-septembre),} _{- Sans dégradation de la qualité.}

De Vore et al.

(1999) ^Arkansas

Serre (Green house) T séchoir [49-26]°C

HR séchoir [81-99]%

Chêne rouge (Quercus rubra), 25mm De Xi= > 30% à Xf=9%.

- 29 jours,

- Pas de contraintes résiduelles ou de fissuration.

Helwa et al. (2004) ^Egypte Serre (Semi-greenhouse) T séchoir [15-55] °C HR séchoir [10-80]% Casuarina

De Xi=95% à Xf=12 %. - Pas d’évaluation de la qualité ^{- 17 jours,}

Loiola et al.

(2015) ^{Sud du Brésil}

Serre (Green house) T séchoir<55 °C (hiver)

-Bracatinga (Mimosa scabrella),

Xi-Xf (%) = [96,79-10,36] - eucalyptus (Eucalyptus dunnii)

Xi-Xf (%) = [38,18-10,85] - teck (Tectona grandis),

Xi-Xf (%) = [115,44-11,49], 25mm

- 119, 114 et 92 jours

- Absence de contraintes résiduelles de séchage pour le bois du teck par contre un faible état de contraintes résiduelles pour le bracatinga et élevé

39 Ce tableau de synthèse montre qu’il est possible d’obtenir une teneur en eau allant jusqu’au 8% ainsi qu’une bonne qualité du bois séché en utilisant l’énergie solaire en tant que seule source d’énergie. Le séchage solaire apparaît évidemment plus long que le séchage artificiel mais plus rapide que le séchage naturel.

D’après Sattar (1993), une haute qualité du bois séché a été obtenue par plusieurs auteurs (Gueneau, 1970 ; Bois, 1977 ; Hardie et Plumptre, 1979 ; Plumptre, 1979 ; Oliviera et al. 1982 ; Das, 1985). En outre, comparé au séchage à l’air libre et au séchage conventionnel, le bois séché dans un séchoir solaire présente moins de défauts et même parfois exempt de défauts.

Plusieurs auteurs (Plumptre, 1979 ; De Vore et al., 1999 ; Sattar, 1995) ont attribué l’obtention d’une bonne qualité du bois séché dans un séchoir solaire à l’alternance des phases de séchage et de refroidissement de la surface du bois séché, d’une part. D’autre part, à la réduction du gradient de teneur en eau dans l’épaisseur du bois ainsi que la relaxation d’une partie des contraintes de séchage grâce à la réhumidification du matériau pendant la nuit. Dans une étude récente, Langrish (2013) a utilisé un modèle pour comparer les déformations instantanées produites lors du séchage conventionnel (constant) et du séchage solaire (cyclique) d’un feuillus australien, Eucalyptus grandis, de 25 mm d’épaisseur. D’après ses résultats, la variation de la teneur en humidité pendant le séchage solaire génère une déformation mécanosorptive beaucoup plus importante que dans le cas du séchage conventionnel (Figure 1.12a) permettant ainsi de réduire la déformation instantanée (Figure 1.12b). Ceci, d’après lui, confirme l’amélioration de la qualité observée lors des études précédentes sur le séchage solaire à l’échelle industrielle (Langrish et Keey, 1992b) ainsi que sur le séchage intermittent à l’échelle du laboratoire (Langrish et al, 1992a ; Chadwick et Langrish, 1996).

a) b)

Figure 1.12. Evolution des déformations mécanosorptives (a) et des déformations instantanées (b) au cours du séchage conventionnel et solaire (Langrish, 2013).

Jusqu’ici l’inconvénient du séchage solaire réside dans la prolongation de la durée du processus par rapport au séchage conventionnel. Celle-ci peut être réduite en optimisant la conduite du séchage rendue difficile par l’intermittence de la disponibilité énergétique et par l’absence de répétitivité des conditions de séchage.