HAL Id: hal-02939251
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Submitted on 15 Sep 2020
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Romain Rémond, Arnaud Besserer, Emmanuel Fredon, Philippe Gérardin, Joseph Gril
To cite this version:
Romain Rémond, Arnaud Besserer, Emmanuel Fredon, Philippe Gérardin, Joseph Gril. L’apport des Sciences du Bois à la société et au monde industriel : Actes des 8èmes Journées Scientifiques du GDR 3544 Sciences du Bois. Nov 2019, Epinal, France. 8, pp.323, 2019, Journées Annuelles du GDR3544 Sciences du Bois. �hal-02939251�
ctes des 7journéesscientifiques
du GDR 3544 Sciences du Boi
L’apport des Sciences du Bois à la société et au monde industriel
18, 19 et 20 novembre 2019 Campus Bois, Epinal, France
Actes des 8
ejournées scientifiques du GDR 3544 Sciences du Bois
Manifestation : 8èmes journées scientifiques du GDR 3544 Sciences du Bois, Epinal, Nov. 2019 Collection : Journées annuelles du GDR 3544 sciences du bois, Volume 8, 2019
Coordination et édition des actes : Romain Rémond, Arnaud Besserer, Emmanuel Fredon, Philippe Gérardin (LERMaB), Joseph Gril (Institut Pascal et PIAF)
SOMMAIRE
Sommaire ... 2
Editorial ... 3
Le mot du directeur ... 6
Comités ... 7
Soutiens et Sponsors ... 8
Programme des journees ... 9
Groupes de travail ... 10
Ateliers de formation ... 11
Visites techniques ... 12
Présentation orales invitées ... 14
Session poster A ... 30
Session poster B ... 102
Session poster C ... 178
Session poster D ... 237
Session participants distants ... 296
Liste des participants ... 320
EDITORIAL
Le Groupement de Recherche en Sciences du bois (GDR3544 Sciences du Bois) a été créé en 2012 par le CNRS et renouvelé en 2016 pour 5 ans. La mission de ce groupement est : (1) de structurer la recherche sur le bois en France pour lui donner une visibilité nationale, (2) de contribuer au développement de la formation en sciences du bois et (3) de servir de relai aux réseaux internationaux de sciences du bois. Afin de répondre à ces objectifs, des journées scientifiques sont organisées ; elles doivent permettre de partager une culture commune, de promouvoir les travaux des laboratoires membres du GDR Bois, d’échanger sur des enjeux transversaux (relations internationales, formation, partage des ressources). Les trois journées sont ouvertes à tous les chercheurs intéressés par les sciences du bois, français comme étrangers, l'objectif étant d'accueillir un maximum de participants des laboratoires partenaires du GDR Bois et de favoriser la participation des jeunes chercheurs (doctorants ou post-doctorants). Dans l’esprit du GDR Bois, nous souhaitons que tous les chercheurs assistent à l’ensemble des journées annuelles car l’objectif n’est surtout pas de cloisonner les thématiques mais bien au contraire de développer une culture commune en espérant stimuler l’interdisciplinarité et les transferts de savoir-faire et d’outils entre thématiques.
Les 7èmes journées annuelles du GDR Bois ont été organisées à Epinal, à l’Ecole Nationale des Technologies et Industries du Bois (ENSTIB) du 18 au 20 novembre 2019, avec le soutien du Laboratoire d’Etudes et de Recherche sur le Matériau Bois (LERMaB) auquel sont rattachés la plupart des personnels de recherche du site. Cette rencontre annuelle a rassemblé 172 membres provenant de 60 organismes. Elle a permis, au travers des exposés des conférenciers invités, d’évoquer les enjeux actuels de la filière forêt-bois autant que d’illustrer les diverses manières d’aborder l’étude du bois. Les participants ont pu échanger sur leurs travaux grâce aux présentations "flash" appuyées par des posters dont certains ont été primés par le biais d’un vote en ligne. Les actes de ces journées rassemblent les résumés des conférenciers invités (exposés) et ceux des contributions volontaires (posters). Cette année une session supplémentaire intitulée « participants distants » rassemble quelques contributions de participants étrangers n’ayant pu, au dernier moment, se rendre aux Journées du fait de la non- obtention d’un soutien espéré de l’AUF. Les actes sont diffusés sur la plateforme HAL, sous forme de collection « Sciences du bois » qui est destinée à diffuser les travaux des membres du GDR Bois.
Des créneaux pour des réunions de groupes de travail (GT) ont été aménagés. Ces GT sont mis en place par les participants aux journées et certains, devenus récurrents, donnent lieu à des réunions thématiques en dehors de ces rencontres annuelles. Cette fois-ci, des ateliers de formation ont également été organisés en parallèle. Des visites d’entreprises ont aussi été proposées.
Merci au personnel de l’ENSTIB et du LERMaB qui se sont mobilisés pour organiser et accueillir cette manifestation et en garantir le succès.
Joseph GRIL, Directeur du GDR3544 Sciences du bois Eric Badel, Directeur Ajoint
Myriam Chaplain, Directrice Ajointe
Site Web du GDR 3544 Sciences du bois : http://www6.inra.fr/gdr-sciences-du-bois/
Compte twitter : https://twitter.com/gdrbois?lang=fr Webmestre : Corinne MARTIN
Participants aux 8èmes Journées Annuelles du GDR3544 Sciences du bois, - ©gdrbois2019
Lauréats 2019 des prix posters - ©gdrbois2019
Laboratoire hôte
Lieu : Ecole Nationale Supérieure des Technologies et Industries du Bois, ENSTIB, Epinal https://www.enstib.univ-lorraine.fr
Contact : Romain Rémond, [email protected]
Site WEB des journées annuelles : https://gdr-bois-2019.event.univ-lorraine.fr/
Illustration 1ère page
Amphi de l’ENSTIB, crédit xxx
Edition pour la collection HAL « sciences du bois »
Version pour les actes des journées annuelles 2019 déposés dans la collection HAL « sciences du bois » : https://hal.archives-ouvertes.fr/BOIS/.
Date d’édition : Août 2020 - Auteur : Joseph Gril, Institut Pascal, Clermont-Fd
Exposés
Sessions posters Groupes de travail
Ateliers de formation
Remarque : l’utilisation de ces photographies est soumise à la mention : GDR Sciences du Bois_nov 2019_ENSTIB Epinal | ©gdrbois2019.
LE MOT DU DIRECTEUR
Ce fut un très grand plaisir pour le LERMAB de vous accueillir à l’ENSTIB pour les 8èmes journées du GDR Sciences du Bois.
Le bois est un matériau omniprésent dans la plupart des civilisations qu’elles soient anciennes ou contemporaines. Utilisé pour la fabrication d’objets du quotidien, comme source d’énergie ou pour la construction, le bois est un véritable marqueur du niveau de développement des sociétés et son utilisation connait actuellement un regain d’intérêt du fait de ses propriétés technologiques remarquables, de son caractère renouvelable et de son aptitude à stocker le carbone permettant de limiter les effets du réchauffement climatique.
Les Sciences du Bois sont représentées par une communauté scientifique très variée constituée de scientifiques appartenant à différentes disciplines telles que la biologie, la chimie, les sciences de l’ingénieur, la physique, ou les sciences humaines et sociales, dont le point commun est de partager le même intérêt passionné pour un objet d’étude. Regroupée au sein du GDR Sciences du Bois, cette communauté est à l’origine de nombreux travaux destinés à mieux comprendre et à mieux utiliser le matériau.
Dans ce contexte les Sciences du Bois contribuent à une meilleure connaissance des usages passés, actuels et futurs du matériau. Derrière le titre « L’apport des sciences du bois à la société et au monde industriel », nous tenterons de montrer le rôle majeur joué par les Sciences du Bois dans la compréhension des usages passés du bois et de ses utilisations actuelles et futures, au travers de l’innovation favorisant le développement d’un tissu économique et industriel local et durable basé sur les concepts d’économie circulaire et de bio-économie.
Pr. Philippe Gérardin Directeur du LERMAB
COMITES
Comité d’organisation
Coordinateur : Romain Rémond
- Arnaud Besserer, LERMaB - Epinal - Linda Bosser, LERMaB - Epinal
- Corinne Courtehoux, LERMaB - Nancy - Emmanuel Fredon, LERMaB - Epinal - Philippe Gérardin, LERMaB - Nancy
- Joseph Gril, Institut Pascal - Clermont-Ferrand - Laeticia Mouritany-Nantz, LERMaB - Nancy - Didier Pierrel, ENSTIB - Epinal
- Romain Rémond, LERMaB - Epinal - Yann Rogaume, LERMaB - Epinal
Le comité d’organisation tient à remercier l’équipe du comité d’organisation local, les équipes techniques de l’ENSTIB et l'ensemble des participants ayant rendu possible ces 8èmes
journées du GDR Bois.
Par ailleurs l’équipe remercie chaleureusement l’ensemble des rapporteurs des résumés : Bernard Thibaut, Nicolas Sauvat, Eric Badel, Felix Hartmann, Guy Costa, Myriam Chaplain, Guillaume Pot et Marie France Thévenon.
Comité scientifique
- Eric Badel, PIAF, Clermont-Fd - Christophe Belloncle, ESB - Nantes - Laurent Bléron, LERMAB - Epinal - Myriam Chaplain, I2M - Bordeaux - Bertrand Charrier, IPREM- Pau - Bruno Clair, LMGC - Montpellier - Guy Costa, Perine - Limoges - Louis Denaud, LaBoMaP - Cluny
- Eric Fournely, Institut Pascal - Clermont Ferrand - Meriem Fournier, LERFoB - Nancy
- Philippe Gérardin, LERMAB - Nancy - Stéphane Grelier, LCPO - Bordeaux - Joseph Gril, LMGC - Montpellier
- Rémy Marchal, BioWooEB - Montpellier - Emmanuel Maurin, LRMH - Champs sur Marne - Frédéric Rouger, FCBA - Bordeaux
- Nicolas Sauvat, GC2D Egletons - Isabelle Théry-Parisot, CEPAM - Nice
- Marie-France Thévenon, BioWooEB - Montpellier - Stéphane Vaiedelich, Musée de la musique - Paris
SOUTIENS ET SPONSORS
L’ensemble des partenaires est remercié pour le soutien apporté à cette manifestation.
Le GDR 3544 sciences du bois est soutenu principalement par le CNRS (http://www.cnrs.fr/), le Ministère de la Culture (https://www.culture.gouv.fr/) et l’INRAE (https://www.inrae.fr/).
Des soutiens financiers et logistiques complémentaires, dont les descriptifs sont donnés ci-dessous, ont permis l’organisation de ces journées 2019 :
Université de Lorraine (https://www.univ-lorraine.fr/)
L'université de Lorraine est née le 1er janvier 2012 de la fusion de 4 établissements. Forte de 55000 étudiants et 6700 personnels dont 3700 enseignants chercheurs, l’Université de Lorraine est actrice du développement économique et social du territoire. Elle offre une couverture complète des domaines de la connaissance : sciences, santé, technologies, sciences de l'ingénieur, sciences humaines et sociales, droit, économie, gestion, arts, lettres et langues.
Grand Est (https://www.grandest.fr/)
Composé de la Champagne-Ardenne, de la Lorraine et de l'Alsace, le Grand Est est la 5e région française par sa superficie et la 6e en nombre d'habitants. Avec près de 80% de son territoire dédié à l’agriculture et à la forêt, la région occupe les premières places du palmarès national pour ses productions agricoles, agroalimentaires (1er employeur régional) et pour le nombre d’emplois dans la filière bois.
ARBOLOR (http://arbolor.fr/)
L’Association pour la Recherche sur le Bois en Lorraine (ARBOLOR) a pour objectif de fédérer l’ensemble des laboratoires lorrains travaillant sur le bois et d’associer à leurs travaux, les professionnels du secteur.
Labex Arbre (https://mycor.nancy.inra.fr/ARBRE/)
L’objectif général du projet Labex arbre, LABoratoire d’Excellence sur « Advanced Research on the Biology of TRee and Forest Ecosystems », est de comprendre les mécanismes qui régissent l’évolution des écosystèmes forestiers, pour prévoir leurs réponses à moyen et long terme aux changements globaux et mettre au point des méthodes de gestion adaptées permettant d’assurer leur durabilité ou leur mutation.
PROGRAMME DES JOURNEES
LUNDI 18 NOVEMBRE 2019
• 10h00-10h30 Accueil des participants, café de bienvenue
• 10h30-12h00 Ouverture des journées, discours de bienvenue, accueil direction du GDR 12h00-13h00 Session introductive « Forêt bois-territoire et société » : présentations de Michel
Heinrich (Maire d’Epinal) « La green valley vosgienne », Mathieu Ruillet (projet TIGA) « Des Hommes et des Arbres, les racines de demain », Daniel Gremillet (Sénateur des Vosges) « Filière Forêt Bois, Bio-Economie ».
• 13h00-14h30 Pause déjeuner
• 14h30-15h30 Session 1 Les sciences du bois ... pour mieux préserver l'héritage du passé : exposés de Karine Froment (Arc Nucleart, CEA Grenoble) « La datation et la conservation des bois très anciens » et de Bernard Thibaut (LMGC Montpellier)
« L'incendie de Notre Dame de Paris, un drame qu'il faut transformer en un terrain de recherche exceptionnel pour les sciences du bois ».
• 15h30-16h30 Exposés flashs (A)
• 16h30-17h30 Pause café + session posters (A)
• 17h30-19h00 Réunions des groupes de travail et atelier de formation
• 20h00 Réunion du comité de pilotage scientifique
MARDI 19 NOVEMBRE 2019
• 08h30-09h30 Session 2 Les sciences du bois ... pour la conception et l'innovation architecturale : exposés de Jean-Claude Bignon (CRAI Nancy) « Les nouvelles figures de l'architecture bois numérique » et Gilles Duchanois (CRAI Nancy)
« Les enjeux de la déconstruction et le réemploi des matériaux de construction ».
• 09h30-10h30 Exposés flashs (B)
• 10h30-11h30 Pause café + session posters (B)
• 11h30-12h30 Session 3 Les sciences du bois ... dans l'innovation technologique et industrielle : exposés de Jean-Michel Leban (INRA Nancy) « La tomographie RX, des exemples d'innovations pour les scieries et pour la comptabilité du carbone forestier » et d’Armand Klem (Norske Skog Golbey) « Différents projets R&D chez Norske Skog Golbey »
• 12h30-13h30 Pause déjeuner
• 15h00-16h00 Pause café + session posters (C)
• 17h00-19h00 Visites techniques
• 14h00-15h00 Exposés flashs (C)
• 20h00-23h00 Dîner gala
MERCREDI 20 NOVEMBRE 2010
• 08h30-09h30 Session 4 Les sciences du bois ...dans la lutte contre le réchauffement climatique : exposés de Andreas Kleinschmitt Von Lengefeld (FCBA) « La filière forêt-bois dans la bioéconomie » et de Sylvain Caurla (BETA Nancy) « La substitution carbone par les produits bois comme mesure d’atténuation : fronts de sciences et questions en suspens ».
• 09h30-10h30 Exposés flashs (D)
• 10h30-11h30 Pause café + session posters (D)
• 11h30-13h00 Réunions des groupes de travail et ateliers de formation
• 13h00-14h30 Pause déjeuner
• 14h30-15h00 Réunions des groupes de travail et ateliers de formation
• 15h00-15h30 Prix poster - Conclusion et clôture
GROUPES DE TRAVAIL
Onze Groupes de Travail (GT) ont été proposés pour cette 8ème édition des journées annuelles du GDR Bois, selon la liste définie ci-dessous.
Ces GT sont mis en place par les participants aux journées et certains, devenus récurrents et donnent lieu à des réunions thématiques en dehors de ces rencontres annuelles Cette année, 4 nouveaux GT ont été proposés :.
Pour plus d’information, voir :
http://www6.inra.fr/gdr-sciences-du-bois/Presentation-generale/Groupes-de-travail
Certains GT possèdent leur page web sur le site du GDR (*), les comptes rendus des réunions sont disponibles à : http://www6.inra.fr/gdr-sciences-du-bois/Groupes-de-travail
Groupes de travail
• Formation (Rémy Marchal, Kévin Candelier) *
• Outils mécaniques, matériau et structure, pour Notre-Dame de Paris (Nicolas Sauvat, Bernard Thibaut)
• Xylogenèse (Thiery Constant, Annabelle Dejardin) *
• Xylomat (Bertrand Charrier) *
• Groupe Usinage Bois (Florent Eyma) *
• Extractibles et mise en place d'un réseau national (Stéphane Dumarçay)
• La conception prospective de filière de produits à base de lignine (Brunelle Marche, Javier Arrieta Escobar)
• Projet GDR (Eric Badel)
ATELIERS DE FORMATION
L'anatomie systématique : principes et applications
L'anatomie systématique est à la base de l'identification des bois. C'est un outil d'expertise scientifique pour de nombreuses applications, de la lutte contre le commerce illégal à l'authentification des œuvres d'art en passant par l'expertise judiciaire en cas de litiges commerciaux ou encore l'obtention de preuves pour la police scientifique. Plusieurs exemples concrets ont été présentés et proposés sous forme d'exercices pratiques.
Animatrice :
Marie-Christine Trouy (LERMaB Epinal).
La gazéification du bois
La valorisation énergétique de la biomasse permet de répondre à de nombreux enjeux de la transition énergétique. La gazéification possède l'avantage de transformer la biomasse en vecteur énergétique facilement transportable et utilisable de multiples façons. Cet atelier avait pour objet d'expliquer la transformation thermochimique et de présenter par quelques expériences simples le principe de gazéification en lit fluidisé dense.
Animateur :
Yann Rogaume (LERMaB Epinal) La caractérisation des extractibles
Les extractibles sont à l'origine de nombreuses caractéristiques du bois dont l'étude, l'amélioration ou la maîtrise nécessitent souvent de déterminer la nature, la réactivité, les propriétés physicochimiques et biologiques de ces molécules naturelles. Leur connaissance est également un préliminaire indispensable à la valorisation des extraits des bois dans des filières de Chimie Verte. Cet atelier a rappelé les quelques concepts nécessaires à la compréhension de l'approche généralement adoptée pour caractériser les composés extractibles. Cette démarche en plusieurs étapes, d'extraction en premier lieu puis d'analyses qualitatives et quantitatives a été illustrée par quelques exemples en lien avec les matériels et résultats du laboratoire.
Animateur :
Stéphane Dumarçay (LERMaB Epinal)
VISITES TECHNIQUES
Les visites ont été rendues possibles grâce au concours d'entreprises locales, de luthiers, des musées de l'image et de la lutherie qui tous ont répondu présent à la sollicitation du comité organisateur (organisateur E. Fredon). Un grand merci pour la chaleur de leur accueil et leur disponibilité tout au long de la préparation et de la visite.
Laboratoires de recherche https://www.enstib.univ-lorraine.fr/fr/recherche/
Visite des équipements des laboratoires de recherche sur le campus
Musée de l'image d'Epinal, https://museedelimage.fr/ :
Le Musée de l'Image se situe juste à côté de l’Imagerie d’Épinal, il conserve l'une des plus importantes collections d'images populaires françaises et étrangères du XVIIᵉ siècle à nos jours.
Lutherie de Mirecourt : http://www.musee-lutherie-mirecourt.fr/
A Mirecourt, il existe une tradition de fabrication d’instruments à cordes et d’archets depuis trois siècles au moins. C’est aussi dans cette petite ville des Vosges que de nombreux artisans et ouvriers français ont appris ces deux savoir-faire - la lutherie et l’archèterie - pour ensuite exercer leur métier sur place ou ailleurs en France et à l’étranger. Le musée de la lutherie et de l’archèterie françaises de Mirecourt rend hommage à ses artisans d’art avec des expositions qui présentent un des éléments essentiels du patrimoine musical et artisanal de la Lorraine.
Patrimoine sous-tendu par des techniques et des valeurs qui se transmettent encore de nos jours : aujourd’hui la seule école en France où est enseigné l’art de fabriquer des violons, altos et violoncelles est à Mirecourt.
Depuis sa création en 1973, la collection du musée de Mirecourt ne cesse de s’enrichir avec de prestigieux ou de plus humbles témoins, présentés à l’occasion d’expositions thématiques régulières permettant ainsi de valoriser la diversité des fonds.
Egger: https://www.egger.com/
Le groupe EGGER est l’un des leaders mondiaux fabriquant de dérivés de bois. Fondée en 1961, cette compagnie familiale détient 18 usines et près de 9200 employés à travers le monde.
Le groupe Egger fabrique et commercialise du mobilier et de l’agencement d’intérieur, du revêtement de sol, et des produits de construction à destination de l’industrie de l’ameublement, des marchés de la construction et du bricolage. Le site de Rambervillers compte 380 salariés, et produit des panneaux de particules bruts, panneaux décoratifs mélaminés et des éléments de meuble semi-finis. L’usine s’est dotée en 2018 d’une centrale de cogénération de biomasse Papeterie Norske Skog Golbey, https://norskeskog-golbey.com/
Norske skog est un leader mondial de la production de papier journal et de magazines, avec 7 usines en Europe et en Asie australe. Premier site de production de papier journal en Europe de l’ouest avec 323 employés répartis sur 70 hectares, Norske Skog Golbey produit annuellement 600000 T de papier à partir de bois et de la valorisation des papiers récupérés. L’entreprise a l’ambition de garder un cœur de métier performant tout en développant des leviers de croissance dans le domaine des produits biosourcés et de la bioéconomie.
Pavatex, https://www.pavatex.ch/fr/page-daccueil/
L’usine Pavatex de Golbey fabrique des de panneaux isolants en fibres de bois. Pavatex appartient désormais au groupe SOPREMA qui s’affirme comme l’une des toutes premières entreprises mondiales dans le domaine de l’étanchéité, mais également comme un spécialiste de la couverture, des sous-couches phoniques et de l’isolation. L’usine Pavatex est implantée sur le site de la papeterie Norske Skog ce qui lui offre la possibilité de mutualiser les approvisionnements en plaquettes de bois, les utilités (électricité, vapeur), la gestion de l’eau, etc.
PRESENTATION ORALES INVITEES
Sont présentés ici les résumés des conférenciers invités, avec l’accord de leur diffusion et sous leur responsabilité pour le contenu.
N° Laboratoire;
Ville Auteurs Titre Page
Session 1 : Les sciences du bois ... pour mieux préserver l'héritage du passé 1a Arc Nucleart,
CEA Grenoble Karine Froment La datation et la conservation des bois très anciens
1b LMGC
Montpellier Bernard Thibaut
L'incendie de Notre Dame de Paris, un drame qu'il faut transformer en un terrain de recherche exceptionnel pour les sciences du bois
Session 2 : Les sciences du bois ... pour la conception et l'innovation architecturale 2a CRAI Nancy Jean-Claude Bignon Les nouvelles figures de
l'architecture bois numérique
2b CRAI Nancy Gilles Duchanois Les enjeux de la déconstruction et le réemploi des matériaux de
construction
Session 3 : Les sciences du bois ... dans l'innovation technologique et industrielle 3a INRA Nancy Jean-Michel Leban
La tomographie RX, des exemples d'innovations pour les scieries et pour la comptabilité du carbone forestier
3b Norske Skog
Golbey Armand Klem Différents projets R&D chez Norske Skog Golbey
Session 4 : Les sciences du bois ...dans la lutte contre le réchauffement climatique 4a FCBA Andreas Kleinschmitt Von
Lengefeld
La filière forêt-bois dans la bioéconomie
4b BETA Nancy Sylvain Caurla
La substitution carbone par les produits bois comme mesure d’atténuation : fronts de sciences et questions en suspens
La conservation et la restauration des bois archéologiques, datant de 2000 ans ou plus
FROMENT Karine ARC-Nucléart [email protected]
Résumé
La conservation des bois archéologiques est un challenge à relever pour leur permettre d’être manipulés, étudiés puis exposés. Le Groupement ARC-Nucléart a parmi ses missions, celle de conserver et restaurer ces objets très dégradés, que l’on ne retrouve que grâce à leur enfouissement dans les sédiments pendant des centaines ou des milliers d’années. Après avoir expliqué l’origine de la dégradation du bois, deux procédés de stabilisation seront présentés (dont le traitement historique développé par l’atelier), illustrés par quelques exemples, dont celui du chaland romain Arles-Rhône 3, jusqu’à l’étape finale de sa restauration et de son exposition.
L'incendie de Notre Dame de Paris, un drame qu'il faut transformer en un terrain de recherche exceptionnel pour les sciences du bois
THIBAUT Bernard CNRS - LMGC, Montpellier [email protected]
Mots clefs : Notre Dame de Paris ; chêne ; climat ; vieillissement ; bois de brin ; dendrochronologie ; archéologie ; mécanique
Introduction
L’incendie de Notre Dame de Paris a détruit et mis en lumière une des plus belles charpentes en chêne du Moyen-Age.
Pour les chercheurs en sciences du bois, quelles questions posent cette charpente et quelle contribution à la connaissance du bois permettent les restes des 1300 poutres de chêne plus ou moins impactées par le feu ?
Tirer des leçons à partir des reliques de la charpente incendiée
Les restes de la charpente constituent un trésor de pièces intactes et de pièces carbonisées seulement en périphérie, issues de chênes remontant parfois à un millénaire. Toutes ont eu un fonctionnement de structure pendant des siècles et certaines parties saines ont subi de fortes températures dues à la combustion périphérique. Par ailleurs, la charpente avait fait l’objet d’une description 3D détaillée par les architectes en 2015 et il y a de nombreuses photos. Cela permet de réaliser des recherches sur l’histoire des techniques, des forêts et du climat il y a mille ans, mais aussi sur l’histoire du bois mis en place dans la charpente.
Étude archéologique, historique et architecturale de la charpente et des bois de Notre-Dame A partir des relevés d’architectes, des analyses en dendrochronologie sur pièces et des archives disponibles, l’objectif est de parvenir à une description de la construction de la charpente tant dans les choix de bois en forêt que dans l’étude des gestes techniques (méthodes de levage par exemple) des charpentiers.
Provenance des bois, chronologie et dynamique de croissance des forêts passées
A partir des analyses en dendrochronologie des tiges (des portions résiduelles d’une même tige), l’objectif est de comprendre les techniques forestières de l’époque : chronologies et dates d’abattage, sylviculture et croissance des arbres en forêt, provenance géographique des bois en couplant les outils de la dendrochronologie et de la dendrochimie.
Reconstitution du climat dans la période de l’optimum climatique médiéval
Une période de climat inhabituellement chaud a régné sur la France entre le 10ième et le 13ième siècles, période correspondant à la croissance des chênes utilisés dans la charpente de Notre Dame de Paris. L’utilisation des isotopes du carbone et de l’oxygène sur des séries radiales doit permettre d’étudier le climat pendant cette période similaire à la nôtre.
Calibration des effets de la carbonisation
Une analyse couplée en microscopie électronique à transmission - haute résolution et en microspectrométrie Raman des charbons de bois permet d’estimer les températures de carbonisation atteintes dans l’incendie. On pourrait obtenir un calibrage pour le chêne puis déduire les températures maximales supportées dans les zones carbonisées des poutres.
Le vieillissement du chêne
Les matériaux évoluent pendant la durée de leur usage, c’est le vieillissement mécanique (évolutions des microfissures en fatigue mécanique), physique (évolutions des polymères sous l’effet de la température) ou chimique (oxydations et migrations d’additifs au cours du temps) Pour les matériaux du patrimoine et des temps très longs (plusieurs siècles) il faut comparer des objets âgés et récents « identiques ». Dans le cas du bois la singularité de chaque pièce est une contrainte majeure. Elle nécessite des approches probabilistes avec des grands nombres d’objets à différents temps de référence. Les pièces récupérées après incendie doivent permettre la constitution de lots significatifs de pièces non carbonisées et carbonisées en périphérie à comparer à des chênes actuels similaires.
Comprendre les innovations des charpentiers du Moyen-Age
Les charpentiers sélectionnaient des arbres jeunes (moins de 100 ans), élancés et de petit diamètre (25 cm). Les poutres étaient mises en place dans la charpente rapidement après l’abattage qui se faisait en hiver et n’étaient donc pas séchées. Les troncs entiers étaient juste équarris à la hache pour garder la résistance de l’arbre.
Ces innovations ont été reproduites dans la plupart des cathédrales de l’époque et l’expérience (8 siècles de fonctionnement sous charge) a validé ce système dont il est imaginable de s’inspirer pour valoriser une partie des chênes actuels.
Propriétés des brins de chêne équarris
Le bois de droit fil (clear wood) traduit le comportement mécanique du tronc d’arbre en périphérie. Les bois rond (poteaux) sont proches du bois sans défaut pour les résineux (poteaux) mais la résistance à la rupture en flexion des planches est beaucoup plus faible que pour le bois sans défaut, notamment dans le cas du chêne. Un sciage rectiligne ne peut pas respecter pas le fil du bois contrairement à la technique particulière de l’équarri à la hache proche d’une technique de fendage.
Pour clarifier ce point il faudrait sélectionner des lots appariés de tiges de chêne dans les géométries NDP, mesurer leurs paramètres morphologiques, prélever des éprouvettes standard d’essais de flexion en bois de droit fil sur toutes tiges pour mesurer la rigidité et la résistance à la rupture en flexion.
Un lot restera sous forme de bois rond, un lot sera équarri à la hache et le dernier sera équarri au canter. Tous les lots seront testés en flexion jusqu’à la rupture avec mesure de la nouvelle rigidité et de la résistance à la rupture.
Conséquence mécanique de l’utilisation de bois vert en charpente monumentale
Pour les pièces de chêne posées à l’état vert, il y aura pendant plusieurs années un couplage entre un chargement mécanique permanent et une évolution forte de l’humidité du bois (séchage). Cela va se traduire par des évolutions de poids propre, de géométrie (section et inertie des poutres) de propriétés mécaniques (rigidité et résistance) et par un risque de fluage aggravé (effet mécanosorptif).
Une approche historique doit permettre d’estimer sur les charpentes anciennes les flèches actuelles des poutres à relier au chargement afin d’obtenir une base de données utiles.
Un suivi en continu des déformations et de l’humidité pendant le séchage sous charge sur un lot significatif de poutres et de barreaux de bois de droit fil instrumentés, en partant de l’état vert doit permettre d’alimenter une base de données expérimentales dur les paramètres nécessaires au calcul et à la modélisation.
Modélisation mécanique de la charpente de Notre Dame de Paris
Nous pouvons disposer d’une description 3D de la cathédrale et de la charpente avec une bonne précision. Elle peut être complétée par des photographies et des observations localisées. Cela peut servir de base à une modélisation numérique de la rigidité et de la résistance de cette charpente afin de comprendre sa tenue exceptionnelle et tester les choix constructifs.
La démarche pourrait être de construire un maillage 3D de la charpente, définir des jeux de chargements de cette charpente, choisir des propriétés mécaniques des poutres en chêne, choisir des comportements d’assemblage possibles et faire des simulations en variant les entrées.
Il faudrait tester la sensibilité de la réponse mécanique aux paramètres d’entrée (géométrie, propriétés des chênes, choix des assemblages) et examiner les facteurs de sécurité par rapport aux charges maximales.
Nouvelles figures de l’architecture bois numérique BIGNON Jean-Claude
CRAI (UMR MAP), ENS Architecture Nancy [email protected]
Mots clefs : architecture ; construction ; bois ; numérique Résumé
La propagation du numérique questionne aujourd’hui le monde de l’architecture, de l’ingénierie et de la construction. Le développement d’une ingénierie du bois appuyée sur une connaissance approfondie du matériau a permis les nécessaires modélisations sur lesquelles se fondent les outils logiciels et les automates de fabrication. Par ailleurs, les qualités de façonnage, d’assemblage, de montage et de démontage du bois ont facilité son insertion dans une économie de la production numérisée. L’octet devient un nouveau compagnon du bois en offrant à ce dernier la possibilité de s’immiscer dans un continuum des données qui va de la conception intégrée jusqu’à la fabrication robotisée.
Dans le cadre de la présente réflexion, notre propos se limitera à une question : comment le développement du numérique dans les outils de conception architecturale (modeleurs géométriques, simulateurs divers…) et dans les outils de fabrication (automatique, robotique….) contribue aujourd’hui à l’émergence ou au renouveau du vocabulaire architectural.
On observera plus particulièrement six figures de l’architecture « bois-numérique » (les parois cellulaires, les coques en résille, les grilles en lamelles, l’empilement paramétrique, la stratification dense, les enveloppes plissées). Elles témoignent des transformations de la construction et de ses potentialités expressives pour l’architecture contemporaine. En se focalisant sur leur dimension structurale, ces figures viennent illustrer ce que l’on nomme aussi
« nouveau structuralisme ».
Loin de rester dans un registre purement esthétisant ces nouveaux vocabulaires, et les grammaires qui les accompagnent, expriment une conception renouvelée de la forme et de ses géométries, de la relation entre structure et enveloppe, du rapport aux matériaux, à la stabilité et la portée, des composants et de leurs assemblages, de la fabrication et de la mise en œuvre.
Au-delà de leurs particularités, ces six figures présentent plusieurs caractéristiques qui sont révélatrices des mutations lentes, mais profondes des processus traditionnels d’édification.
— Elles remettent en cause le séquencement traditionnel de la conception « forme, structure, matériau » au profit d’une conception intégrée où la structure, le matériau et la forme inter- échangent leurs exigences. L’architecte, l’ingénieur, mais aussi le mathématicien, l’informaticien et le mécanicien se retrouvent pour composer et jouer une partition commune.
— Elles bouleversent les rapports de subordination des composants habituels des structures (poteaux, poutres, fermes, pannes, chevrons…) au profit d’un ensemble d’éléments non hiérarchisés. La structure devient systémique. Chaque composant unitaire tend à jouer un rôle identique à celui de tous les autres. La distribution des efforts se trouve « démocratisée » et répartie entre une multitude d’éléments solidaires.
— Elles abandonnent l’idée de massivité à laquelle on attachait traditionnellement la solidité
en privilégiant une répétition dense de composants de faible section, voire de moindre qualité, permettant même de valoriser des ressources délaissées et d’économiser la matière. La logique des fourmis bouscule celle de l’éléphant.
— Elles substituent aux produits standardisés des composants unitaires dont les dimensions ou les formes sont souvent très différentes. Et si les assemblages restent souvent simples dans leurs principes (vis, boulons…), ils connaissant un grand nombre de variations dans leurs positions.
À l’identique reproductible, elles opposent l’unique industrialisé.
— Elles remplacent la forme de l’édifice composé par assemblage de volumes dédiés par une forme continue, mais hautement variable des structures et des enveloppes. C’est la logique morphologique du poisson qui favorise une perception globale plutôt que celle du homard qui demande une perception analytique.
— Elles valorisent la structure du bâtiment dans sa dimension poétique. En déplaçant la question ornementale de l’enveloppe à la structure, elles redonnent à cette dernière tout son pouvoir de communication en la débarrassant des scories de la décoration, des affiquets et autres enjolivements.
— Enfin, elles sont rendues concevables grâce aux outils de modélisation paramétriques, représentables grâce aux modeleurs géométriques avancés, calculable par des méthodes et des modèles mécaniques adaptés et fabricables grâce aux machines à commandes numériques.
Les enjeux de la déconstruction et le réemploi des matériaux de construction
DUCHANOIS Gilles
CRAI (UMR MAP), ENS Architecture Nancy [email protected]
La tomographie RX, une technologie ancienne, des exemples récents d'innovations pour la comptabilité du carbone forestier et pour les scieries
Leban Jean-Michel1, Longuetaud Fleur2, Mothe Frédéric2, Jacquin Philippe2
1INRA-BEF
2INRA SILVA
Mots clefs : tomodensitométrie, microdensitométrie, bois, classement, traitement d’images Résumé
Le matériau bois provient des arbres qui sont des plantes ligneuses complexes avec une morphologie et une structure interne marquées par une forte hétérogénéité qui est structurée par l’origine génétique des arbres mais également par leurs conditions de croissance dont la gestion et les facteurs de l’environnement dont le climat.
Décrire et quantifier cette hétérogénéité est particulièrement important pour en comprendre les sources de variation et ainsi en déduire comment la gestion forestière peut moduler cette hétérogénéité. Décrire et quantifier cette hétérogénéité est également nécessaire pour contrôler et piloter les processus des industries des première et seconde transformations qui doivent produire des volumes de produits ayant des propriétés homogènes.
La tomodensitométrie est une technologie bien appropriée pour caractériser les hétérogénéités du bois aux échelles allant du cerne annuel (y compris les éléments anatomiques) jusqu’à l’échelle du tronc.
Dans cette présentation nous allons passer en revue l’historique des applications de cette technologie : il s’agit de (i) la mesure des variations de la densité du bois (ii) la quantification de son humidité (iii) la localisation et la mesure des caractéristiques internes des troncs - la moelle, l’écorce, l’aubier, le bois de cœur, les nœuds, les poches de résines, les bois de réaction, les cernes annuels - et (iv) la mesure des caractéristiques tridimensionnelles des éléments anatomiques du bois. Nous discuterons de la résolution des images RX et des algorithmes de traitement de ces images qui ensemble déterminent la faisabilité, l’intérêt et les limites des applications.
Enfin, nous présenterons deux exemples d’innovation d’utilisation d’images tomographiques à rayons X dans les domaines de la recherche et de l’industrie. Le premier cas porte sur une innovation de rupture qui permet la mesure à haut débit de densité du bois (et aussi des retraits et de l’humidité) sur des carottes de sondage dans la perspective de réévaluer les stocks de carbone des forêts françaises. Le second exemple porte sur l’utilisation en scierie de scanners tomographiques à rayons X (classement des billons, optimisation des débits) et de machines de classement basées sur le traitement d’images radiographiques.
Pour conclure nous discuterons des perspectives d’évolution de cette technologie ancienne qui a trouvé récemment des applications industrielles prometteuses.
Fig. 1 : Image tomographique RX d’une section de grume de chêne
Fig. 2 : Image tomographique RX d’une section de grume d’épicéa
Fig. 3 : Simulation de débit à partir d’images tomographiques Références
Almecija, B., Choffel, D., Daquitaine, R., Bombardier, V., Charpentier, P. (2013). Economical interest of a X-rays vision system in a planing mill production chain. Journal of Physics:
Conference Series, 416(1). https://doi.org/10.1088/1742-6596/416/1/012025
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Giovannini, S., Boschetto, D., Vicario, E., Cossi, M., Busatto, A., Ghidoni, S., & Ursella, E.
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Jacquin, P., Mothe, F., Longuetaud, F., Billard, A., Kerfriden, B., & Leban, J.-M. (2019).
CarDen: A software for fast measurement of wood density on increment cores by CT scanning.
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Leban, J.-M., Hervé, J.-C., Bontemps, J.-D., Longuetaud, F., Mothe, F., Jacquin, P., 2016.
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Schimleck, L., Dahlen, J., Apiolaza, L. A., Downes, G., Emms, G., Evans, R., … Wang, X.
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Wei, Q., Leblon, B., & La Rocque, A. (2011). On the use of X-ray computed tomography for determining wood properties: a review. Canadian Journal of Forest Research, 41(11), 2120-2140.
De l’écosystème industriel papetier vers la bioraffinerie KLEM Armand
Norske Skog (Golbey) [email protected]
Résumé
L’usine de Golbey est une business unit du groupe Norvégien Norske Skog qui est un des leaders mondiaux de la production de papiers de presse (journaux et magazines) avec une production annuelle de 2,7 Million de tonnes dans 7 usines.
A Golbey nous produisons 600 000T de papier journal, destiné à 80% à l’exportation, à partir d’un tiers de bois issu des coproduits de la filière bois et foresterie et de deux tiers de papiers récupérés issus de la collecte auprès des ménages (journaux, publicités, magazines).
Malgré la décroissance structurelle de la consommation de papier de presse, en grande partie liée au développement du média numérique, me groupe Norske Skog a pour stratégie de poursuivre son activité de production de papier journal / magazine mais en développant de nouvelles activités de diversification en lien avec nos métiers et compétences.
L’usine de Golbey est l’un des membres fondateurs du cluster La Green Valley, qui se situe sur le site, et a pour vocation de développer au côté de la communauté de communes d’EPINAL, des nouvelles activités industrielles dans le cadre de l’économie circulaire. Les infrastructures et services permettent grâce à la mutualisation de réduire les investissements et coûts opérationnels de façon significative. L’usine PAVATEX qui produit des panneaux de laine de bois pour l’isolation a saisi cette opportunité.
Fig. 1 : Norske Skog au sein de la green valley d’Epinal
Depuis 2005 et l’émergence des pôles de compétitivité, NSG s’est lancé dans la R&D collaborative et a ainsi développé son réseau notamment au niveau académique. Certains projets ont été sur le cœur de métier comme le projet Stickies (compréhension des facteurs de déstabilisation des colloides papetiers) Demowood (valorisation des bois de fin de vie en énergie ou pate thermomécanique). La majorité des projets sont dans la chimie verte avec la
valorisation de molécules issues de coproduits ou flux du site dans les domaines de la cosmétique, les nutraceutiques, le renforcement des plantes, l’alimentation animale, les solvants verts, Le Bois Santé, Revacoppa, Sylfeed, Cyrène, Microalgues.
Presentation of innovations and markets that may emerge from a new wood chemistry sector
Kleinschmitt Andreas
Institute of Technology FCBA, France [email protected]
Résumé
Les activités conduites et les compétences FCBA dans le domaine des fibres et de la chimie du végétal
Le futur des lignines : obtenir des lignines adaptées aux besoins. Des marchés potentiels = émulsifiants, molécules synthons, antioxydants, fibres de carbone, utilisation dans les matériaux de construction = résines, isolants, durabilité, impression 3D.
• Présentation du projet « Valorisation des lignines : une alternative biosourcée pour les matériaux de construction »
• Présentation du projet « Fabrication additive : la lignine matière première renouvelable pour les matériaux d’impression Projet WOOD3D »
Le futur des hémicelluloses : un gisement peu exploité mais une valeur ajouté importante. Des marchés potentiels = charges, polymères biosourcés, énergie, molécules…
• Présentation « Hémicelluloses : un des composants de la biomasse les plus versatiles pour la chimie verte et les biomatériaux »
Le futur pour le bois massif : pour les matériaux bois et fibres Secteurs marchés = isolants, panneaux, bois massif
• Présentation du projet LignoFlam. En cours de transfert auprès des industriels.
La substitution carbone par les produits bois comme mesure d’atténuation : fronts de sciences et questions en suspens
CAURLA Sylvain
Bureau d’Economie Théorique et Appliquée
Université de Lorraine, Université de Strasbourg, AgroParisTech, CNRS, INRA, BETA, 54000 Nancy
Résumé
La substitution carbone consiste à remplacer un produit, le produit « substitué », par un autre produit, le « substitut », offrant le même service mais dont le cycle de vie émet moins de gaz à effet de serre (GES). En particulier, la substitution carbone par les produits ligneux contribue de manière significative aux stratégies d'atténuation fondées sur les socio-écosystèmes forestiers (Gustavsson et al., 2007). Pour quantifier ce coefficient de substitution, il faut comparer les émissions de carbone d'un scénario de référence impliquant le produit substitué avec celles d'un scénario alternatif impliquant le substitut. La substitution est positive lorsque le scénario alternatif émet moins de GES que le scénario de référence et négative dans le cas contraire.
Si le principe semble simple, la littérature montre une fourchette très large pour les valeurs des coefficients substitution, même lorsque les scénarios comparés sont similaires. Par exemple, le bois utilisé pour la construction en Suisse évite l'émission de 1,3 tCO2/m3 pour Werner et al.
(2010), mais de seulement 0,5 tCO2/m3 pour Suter et al. (2017). Une méta-analyse de ces études montre que les coefficients de substitution pour les produits ligneux de durée de vie moyenne à longue vont de - 2,3 à 15 tC évités par tC de produits ligneux (Sathre et O’Connor, 2010)
Nous expliquons ces différences par une prise en compte incomplète des déterminants dudit coefficient de substitution. Dans cette contribution, nous proposons de lister et d’expliquer ces déterminants, en particulier :
(1) Les effets de compensation morale : après avoir acheté un produit en bois, un consommateur peut compenser son achat écologique en dépensant des recettes supplémentaires pour l'achat de produits à forte intensité d'émissions. La substitution carbone peut ainsi diminuer et même devenir négative.
(2) La croissance économique et les politiques futures : la croissance économique ou les politiques peuvent augmenter la demande de produits ou de services. Selon si cette augmentation concerne les produits bois et/ou leurs substituts non-bois, la substitution peut augmenter ou diminuer.
(3) Les technologies futures disponibles : les technologies futures peuvent réduire les émissions du secteur substitué, du secteur substitut ou des deux. La substitution peut donc augmenter ou diminuer.
(4) La concurrence entre produits bois : l’utilisation du bois pour un secteur spécifique, par exemple la construction, empêche son utilisation pour un autre secteur, par exemple le bois de chauffage. Dans cet exemple, cela évite les émissions provenant de la combustion du bois mais augmente les émissions provenant des substituts du bois de feu, par exemple les
combustibles fossiles, abaissant la valeur de la substitution.
(5) L’augmentation de la récolte de bois sur le carbone séquestré dans les forêts : l'intensité de la récolte affecte la séquestration du carbone dans les forêts. Un rebond de la croissance des arbres associé à une intensité de récolte plus élevée pourrait entraîner une substitution nette plus élevée.
(6) Les compétitions pour l'utilisation des terres : une utilisation croissante du bois peut réduire la disponibilité des terres pour d'autres productions, ce qui peut entraîner des émissions indirectes supplémentaires et une valeur de substitution plus faible.
(7) Le puits forestier futur : selon que le puits in-situ sera important ou faible, le bilan carbone d’un accroissement de la récolte deviendra blanc ou noir.
Références
Gustavsson, L. et al. (2007) Using biomass for climate change mitigation and oil reduction.
Energy Policy 35(11):5671-5691.
Sathre, R., O’Connor, J. (2010) Meta-analysis of greenhouse gas displacement factors of wood product substitution. Environmental Science & Policy, 13:104-114.
Suter, F., Steubing, B. and Hellweg, S. (2017) Life Cycle Impacts and Benefits of Wood along the Value Chain: The Case of Switzerland. Journal of Industrial Ecology, 21:874-886.
Werner, F. et al. (2010) Carbon pool and substitution effects of an increased use of wood in buildings in Switzerland: First estimates. Ann. For. Sci., 62: 889−902.
SESSION POSTER A
Lundi 18 Novembre 2019
no Orateur Labo Titre Auteurs
A01 Mariem AYEM
Femto-st Soudage du bois par frottement : approche tribologique
Ayem Mariem, Roizard Xavier, Cornuault Pierre-Henri, Assoul Mohamed, Colas Guillaume, Carpentier Luc
A02 Christian QUINTERO
GC2D Equilibre hydrique d'éléments bois de forte section et modélisation des structures mixtes application aux ponts bois/béton colles
Quintero Christian, Sauvat Nicolas, Dubois Federic, Millen Anne
A03 Pierre KIBLEUR
Wood Lab Determining the local deformation fields of wood-based panels set in moist conditions
Kibleur Pierre, Lehnebach Romain, Van Acker Joris, Van Den Bulcke Jan
A04 Aubin
NORMAND CINaM Etude de la morphogenèse du bois par mesures corrélatives à l'échelle nanométrique.
Normand Aubin, Lereu Aude, Charrier Anne, Passian Ali, Farahi Rubye
A05 Gilles
DUSFOUR ICG Quantification du gonflement du bois de peuplier à l'échelle cellulaire dans des solvants mixtes par corrélation d'images numériques.
Dusfour Gilles, Bossu Julie, Le-Moigne Nicolas, Corn Stéphane, Trens Philippe, Di Renzo Francesco
A06 Nagham
TABAJA ISEM Wood density of the monumental olive and ancient cedar trees in Lebanon
Tabaja Nagham, Chalak Lamis, Ruelle Julien, Touchan Ramzi, Bentaleb Ilham
A07 Agnès BURGERS
LMGC Master Sciences du Bois : quelle formation pour les futurs chercheurs ?
Burgers Agnès, Montero Cédric, Heinz Christine, Thévenon Marie-France, Marchal Rémy, Brillard François, Bardet Sandrine, Clair Bruno A08 Tai-Yun
HSIEH
LMGC Structure/properties relationships of time-dependent behavior of wood: from understanding mechanisms to determining predictive indicators
Hsieh Tai-Yun, Montero Cédric, Bardet Sandrine
A09 Hsien-Tsung
HU LMGC Approche scientifique des bois précieux à fil non droit choisis en artisanat: description optique et structurelle des bois figurés en vue de comprendre leur apparence visuelle
Hu Hsien-Tsung, Cabrolier Pierre, Alméras Tancrède, Gril Joseph, Langbour Patrick, Brémaud Iris
A10 Amélie
TAUPIN BEF Variations du diamètre des
vaisseaux du bois initial de Quercus petraea Liebl en fonction des dimensions des arbres et de l'altitude
Taupin Amélie, Harroue Maryline, Kerfriden Baptiste, Lacarin Maxime, Mola Charline, Rose Christophe, Leban Jean-Michel
