Description

Contexte :
Le bois présente des atouts qui le rende incontournable pour contribuer à l’atténuation du changement climatique : séquestration du carbone en forêt, stockage tout au long de la vie des produits bois et substitution à des matériaux plus émetteurs. L’essor de la construction bois et les exigences réglementaires accroissent cependant la pression sur les ressources forestières qui ont aussi des fonctions écologiques, climatiques et sociétales qui doivent être préservées.
Dans ce contexte, les bois issus de la déconstruction apparaissent comme un gisement stratégique pour le secteur de la construction : leur réemploi ou leur réutilisation permet de prolonger la durée de vie des matériaux, de limiter les déchets et de réduire l’extraction de nouvelles ressources.
Le développement de ces pratiques nécessite d’acquérir de nouvelles connaissances scientifiques, notamment concernant l’impact du vieillissement du bois sur ses propriétés physiques, mécaniques, chimiques et de durabilité biologique, ainsi que sur son comportement différé.
Problématique :
Les bois récupérés lors des chantiers de déconstruction présentent des états de dégradation et des historiques de chargement très variables, et les informations normalement fournies par un fabricant (classe de résistance, durabilité, traitements…) sont le plus souvent inexistantes. Les normes actuelles, conçues pour des bois neufs, ne prennent pas en compte les éléments structurels en bois issus de ces filières dont les caractéristiques ont été modifiées par des processus complexes de vieillissement physique, mécanique, chimique et biologique. L’absence de données fiables sur leur résistance, leur durabilité et leur comportement différé constitue un frein majeur à leur intégration en structure.
À ce jour, les connaissances scientifiques restent fragmentaires quant aux liens entre les mécanismes de vieillissement du bois et l’évolution de ses performances à long terme. Une meilleure compréhension de ces transformations est indispensable pour évaluer objectivement le potentiel de réemploi du bois, sécuriser ses usages et développer des critères fiables d’aide à la décision, et ainsi renforcer la filière.
Par ailleurs, la restauration du patrimoine bâti ancien (avant 1948, cf ministère de la culture) s’appuie sur le réemploi des structures et des matériaux le plus souvent en circuit court. Même si le contexte économique est différent (restaurateurs spécialisés sur un savoir-faire traditionnel), la question de la caractérisation du vieux bois reste au centre de la problématique.
Objectifs de la thèse :
Cette thèse propose d’étudier l’impact du vieillissement des bois d’œuvre sur les propriétés physiques (couleur, retrait), mécanique (élasticité, rupture, fluage), chimiques (dégradation/modification des composants pariétaux et des métabolites secondaires du bois) et la durabilité biologique (champignons et termites), en fonction du matériau, afin de fournir des bases scientifiques solides pour l’évaluation et la valorisation de bois réemploi.
Méthodologie envisagée :
Les travaux s’appuieront sur les résultats obtenus sur des bois patrimoniaux, réalisés depuis 2 ans sur le bois de Notre-Dame-de-Paris (chêne du XII, XIII et XIXème siècle) et sur le bois des temples japonais. Les travaux de caractérisation physique, mécanique, chimique et durabilité seront réalisés au LMGC (UM/CNRS) et à BIOWOOEB (CIRAD). Des acteurs locaux du réemploi seront sollicités pour fournir des pièces de bois issues de chantiers de déconstruction.
Résultats attendus :
- Amélioration de la compréhension des mécanismes de vieillissement et de comportement du bois à long terme.
- Contribution à l’élaboration de méthodes d’évaluation adaptées au bois ancien.
- Apport d’un appui scientifique aux acteurs du bâtiment et de l’économie circulaire dans la valorisation des ressources bois existantes (éléments méthodologiques transférables aux acteurs du réemploi, bureaux d’études et collectivités)

Compétences requises

master ou ingénieur.e en sciences du bois ou mécanique des matériaux biosourcés avec une forte curiosité pour l'interdisciplinarité compétences expérimentales et rédactionnelles

Bibliographie

ADEME. (2021). Forêts et usages du bois dans l’atténuation du changement climatique. ADEME.https://www.ofme.org/documents/Chgmt-clim/2021_ADEME_usagebois_CC.pdf
Ministère de la Transition écologique, FCBA & FPI. (2020). Projet REUSE‑BOIS : Économie circulaire, création d’une gamme de systèmes constructifs démontables en bois et à base de matériaux biosourcés – Rapport final. https://www.ecologie.gouv.fr/sites/default/files/documents/Rapport%20REUSE%20BOIS-VF.pdf
Kránitz, K. et al. (2016). Effects of aging on wood : A literature review. Wood Science and Technology, 50(1), 7‑22. https://doi.org/10.1007/s00226-015-0766-0
Luyssaert, S., Marie, G., Valade, A. et al. Trade-offs in using European forests to meet climate objectives. Nature 562, 259–262 (2018). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0577-1

Mots clés

construction, réemploi, caractérisation, comportement mécanique, dégradation chimique, durabiité