Agents de dégradation du bois

Les agents de dégradation du bois sont les facteurs abiotiques ou biotiques qui vont conduire au vieillissement ou à la destruction du bois. Les atteintes au bois sont de nature biotique (bactéries, champignons, ravageurs xylophages) et abiotique matérielles (eau, oxygène, pollutions diverses, poussières, goudrons, etc.) ou énergétiques (radiation: irradiation solaire, ultraviolette, visible, infrarouge; vent sous forme laminaire ou turbulente , etc.)[1].

Présentation

Le bois est un matériau naturellement durable, reconnu depuis longtemps pour ses propriétés techniques et structurelles polyvalentes et attrayantes. Le bois a une immense importance archéologique. Contrevenant à l'idée fausse que le vieux bois n'est pas en bon état, un bois dans un environnement favorable peut durer des siècles (voir des milliers d'années[note 1])[2].

Cependant, à l'instar d'autres tissus biologiques, le bois est sujet à la dégradation par l'environnement. Lorsque le bois est exposé à l'extérieur, au-dessus du sol, une combinaison complexe de facteurs chimiques, mécaniques et énergétiques contribue à ce qu'on appelle « le vieillissement du bois ». Les intempéries peuvent nuire aux surfaces et à l'apparence des structures historiques. En même temps qu'on parle de « conservation » et de « traitements conservateurs des bois », il faut donc aussi parler « exposition aux intempéries ».

Vieillissement et décomposition

Tout arbre est condamné à disparaître. Le règne fongique qui participe le plus à la dégradation organique (pourriture), à la production d'humus, et au cycle du carbone, établit son assise sur des organismes morts, aussi des arbres tombés au sol (bois mort), aussi des arbres sur pieds. Un bois n'est jamais imputrescible. Tout au plus certains bois vont présenter une résistance à la pourriture — même en condition chaude, humide et aérée, l'environnement le plus favorable au développement des champignons — qui vont leur permettre de demeurer à l’extérieur, et un temps du moins, conserver certaines des propriétés physiques qui les font rechercher dans l'industrie.

Les champignons nécessitent de l'air, et de l'humidité, mais pas trop d'humidité; le bois mort immergé dans l'eau, les champignons sont inexistants; ce qui à toutes sortes de conséquences pour la tenue des bois en conditions humides (conduites d'eau en bois, stockage humide des grumes, morta, pillotis, etc.).

La décomposition du bois, qui résulte de l'action d’organismes (champignons lignivores, bactéries) pendant une période prolongée en présence d’humidité, ne doit pas être confondu avec le vieillissement du bois. Dans des conditions propices à la pourriture, le bois peut se détériorer rapidement, et le résultat est différent de celui observé pour les effets des intempéries[2].

La dégradation du bois par tout agent biologique ou physique modifie certains des composants organiques du bois. Ces composants sont des polysaccharide (cellulose, hémicellulose) et les composés phénoliques (lignine)[2],[note 2]. Les facteurs environnementaux « oxygène, eau, soleil », conduisent à une dégradation (synergie photolyse/hydrolyse), une fragmentation des molécules de lignine et une dépolymérisation des polysaccharides, des changements micro-structuraux s'ensuivent qui incluent la suppression des lamelles mitoyennes, la destruction des ponctuations aréolées et la perte de cohésion entre les couches de la paroi cellulaire; s'ensuivent des modifications physiques telles que rugosité de surface et élimination préférentielle des tissus de densité inférieure; suivis par érosion, – généralement par la pluie de fragments de bois altérés et de fibres entières – et l'exposition consécutives de tissus frais pour un nouveau cycle. Le mouvement hydroscopique et le mouillage direct dus à l'eau donnent lieu à gauchissement, fendage, etc. ajoutent leur lot de modifications physiques[3].

Ces réactions chimiques et modifications mécaniques se produisant dans le matériau cellulosique entrainant des effets dommageables sur les bois : changement de couleur et décoloration, échauffures, érosion de surface, perte de propriétés mécaniques du bois et perte de poids. En règle générale, le processus de vieillissement et l'attaque par les moisissures stimulent la décomposition du bois, car les fragments de composants de la cellulose, tels que l'holocellulose[note 3] dépolymérisée (des glucides) et les composés phénoliques de faible poids moléculaire produits lors du vieillissement, sont facilement utilisés par les champignons responsables de la décomposition du bois[4].

Une partie de l'action de l'homme pourrait-on dire, consiste pour différentes utilisations du bois, à soustraire le bois de toutes ces atteintes[5], ce qui se fait au moment de la croissance de l'arbre, lors l'exploitation des grumes, en forêt particulièrement dans le stockage prolongé (le stockage humide a la préférence pour un stockage prolongé hors climat hivernal), en scierie (le stockage « à sec » à la préférence pour les bois débités), dans la mise en œuvre des bois et enfin dans la maintenance et dans la pérennisation des bois ouvrés.

Situation gorgée d'eau

Yakima Project - Pipeline en bois

Un bois immergé dans l'eau est totalement protégé des attaques fongiques. Sans accès à l'air (à l'oxygène), un champignon ne peut subsister et la décomposition fongique ne peut se produire. Par contre les bactéries peuvent se développer mais leur action est limitée; c'est d'autre-part le principal facteur menant à la dégradation des bois en milieu immergé. Un bois dans des conditions anoxiques et gorgées d’eau peut donc se conserver pendant une longue période[6], voir une période illimitée[7].

L'immersion dans l'eau est l'un des moyens par lesquels un bois va pouvoir franchir les temps historiques.

Le bois qui est resté dans l'eau de manière prolongée devient « bois gorgé d'eau » et en tant qu'objet archéologique gorgé d'eau il va intéresser l'archéologie subaquatique ou sous-marine; les arbres longtemps immergés dans les marais vont prendre le nom de « morta », un matériau qui va intéresser l'ébénisterie. Cette vertu protectrice de l'eau va être employée à différents usages : dans la marine en bois historiques les œuvres vives des navires (la partie immergée de la coque), très rapidement imbibées d'eau vont être préservées des attaques fongiques, quand les œuvres mortes y seront exposées[8]. Dans les conduites d'eau en bois - des simples fûts de bois percés dans leur longueur, jusqu'au pipelines en cyprès redwood d'Amérique du Nord, créés par cerclage de douelles – le bois n'est souvent pas autrement protégé que par l'eau elle-même qui imbibe le bois. Le stockage humide des grumes ou l'enclavation des bois de marine permet par immersion ou aspersion de protéger les bois des attaques fongiques dans les domaines de la foresterie ou de la construction navale; le bûcheronnage subaquatique exploite des arbres qui dans différentes circonstances ont été abandonnés depuis longtemps sous l'eau.

Les exemples sont connus de bâtiments ou de villes – Venise (Basilique Santa Maria della Salute de Venise, 1 150 657 pieux; Pont du Rialto, 120 000 pieux en orme), Saint-Pétersbourg (Ermitage), Berlin (Palais du Reichstag), Scandinavie (Göteborg, Stockholm, Helsinki) et Pays-Bas (Paleis op de Dam 13 659 pieux en pin de la Forêt-noire)[9] – construits sur des forêts de pieux immergés et qui n'ont jamais sombré dans les eaux, par la seule vertu protectrice de l'eau. Les pieux en bois constamment immergés dans les nappes phréatiques courent très peu de risque; mais la bétonisation des villes, qui se traduit par la multiplication des surfaces imperméabilisées, les pompages pour les besoins industriels, la création de drainages ou de réseaux d'égouts peuvent conduire à un abaissement du niveau des nappes et exposer les fondations en bois à des dégradations[10].

Dans les années 1990, de plus en plus de fondations en bois à Haarlem (Pays-Bas) ont été découvertes où des pieux avaient été sérieusement endommagés par une attaque biologique. Contrairement à la dégradation fongique pour laquelle l'impact économique était connu depuis longtemps, celle effectuée par les bactérien n'a fait l'objet d'investigations que très récemment. Cette dégradation est effectuée par des bactéries de type Cytophaga. Les bactéries dégradant le bois sont présentes dans tous les environnements aqueux[9].

En milieu sec

Encore une fois un champignon a besoin d'humidité pour se développer. Dans un milieu sec, le bois se conserve plutôt bien s'il n'est pas la proie des insectes ou d'autres facteurs abiotiques; témoin remarquable la barque solaire de Khéops, découverte en 1954, elle a plus de quatre mille ans. La dendrochronologie a déterminé que les arbres utilisés par la plus ancienne charpente romane française recensée, en l'église Saint-Georges-sur-Loire de Rochecorbon, ont été abattus (et assemblés) en 1028[11].

Les spores fongiques ne germent pas volontiers dans un bois qui est en-dessous du point de saturation des fibres soit de 27 à 28%. Cependant, le bois ne peut être considéré comme totalement à l'abri des attaques avant de contenir moins de 20 à 22% d'humidité. L'humidité du bois est rarement tout à fait uniforme, et pour une moyenne donnée de 25 pour cent il est probable que les parties profondes sont beaucoup plus humides[12].

En milieu humide et aéré

Défavorable à la conservation du bois, la situation humide prolongée et aérée est favorable au développement des champignons. Dans ce cas, la température peut être déterminante, etc.

Autre conditions

Schéma de combustion du bois : combustion vive avec flammes et combustion lente avec braises incandescentes.

Il existe quantité d'environnements pour lesquels le bois va se comporter de telle ou telle façon. Au contact du feu par exemple, le bois va se comporter différemment suivant la température du feu et la présence d'oxygène. Dans une atmosphère pauvre en oxygène à des températures de l'ordre de 250 à 500 °C, le bois se transforme en bois carbonisé (charbon de bois); ce bois transformé va constituer une couche protectrice isolante qui va dans certains cas empêcher la combustion complète du bois. Au-dessus de 500 °C, le bois se transforme en cendres et a beaucoup moins de chances de se conserver.

Voir aussi

Notes

  1. Le tombeau de Toutânkhamon, qui régna au XIVe siècle av. J.-C., contenait des objets en bois en parfait état, récupérés au XXe siècle. L'étendard d'Ur, date probablement du XXVIIe siècle av. J.-C.. Certains temples japonais construits en bois datent de XIIIe siècle. Le Kapellbrücke, plus connu en français sous le nom de « pont de Lucerne », en Suisse, un pont couvert construit en 1440 était toujours en service en 1993, date à laquelle un incendie l'a quasi-intégralement détruit. Aux États-Unis, il reste encore environ 950 ponts couverts construits au XIXe siècle et de nombreuses habitations en bois sont vieilles de plusieurs siècles (La Fairbanks House, Dedham, Massachusetts daterait de 1637, la majeure partie du bardage en bois de pin blanc a été remplacée en 1903 et il a résisté à 85 ans sans peinture.
  2. Soit la lignocellulose, la substance de base qui forme le tissu ligneux, c'est-à-dire la cellulose et la lignine, par opposition à toute autre substance. (Office québécois de la langue française)
  3. Holocellulose, ensemble constitué par la cellulose et les hémicelluloses.

Références

  1. Ladislav Reinprecht. Wood Deterioration, Protection and Maintenance. John Wiley & Sons, 27 juil. 2016. Lire en ligne
  2. Archaeological Wood (Properties, Chemistry, and Preservation). Volume 225. Rowell, R., et al.; Advances in Chemistry; American Chemical Society: Washington, DC, 1989. Outdoor Wood Weathering and Protection
  3. Couverture Mohammad Jawaid, Mohamed Thariq, Naheed Saba. Durability and Life Prediction in Biocomposites, Fibre-Reinforced Composites and Hybrid Composites. Woodhead Publishing, 26 sept. 2018. Lire en ligne
  4. Piero Baglioni, David Chelazzi. Nanoscience for the Conservation of Works of Art. Royal Society of Chemistry, 2013. Lire en ligne
  5. Ph Guinier, « Les altérations des Bois et leurs remèdes. », Journal d'agriculture traditionnelle et de botanique appliquée, vol. 5, no 49, , p. 684–696 (DOI 10.3406/jatba.1925.4327, lire en ligne, consulté le 23 février 2020)
  6. David N.-S. Hon, Nobuo Shiraishi - Wood and Cellulosic Chemistry, Second Edition, Revised, and Expanded. CRC Press. 2000
  7. FCBA, Forstliche Versuchs und Forschungsanstalt. Par l’équipe de spécialistes de l’Action Concertée QLK5-CT2001-00645 STODAFOR. Coordination : Didier Pischedda Guide technique sur la récolte et la conservation des chablis. Année 2004
  8. Antoine Joseph de Fréminville. Traité pratique de construction navale. A. Bertrand, 1864. Lire en ligne
  9. Bacpoles. Preserving cultural heritage by preventingbacterial decay of wood in foundation piles andarchaeological sites. Final report. EVK4-CT-2001-00043 Lire ne ligne
  10. Institut technique du bâtiment et des travaux publics, Paris. 1971. Lire en ligne
  11. Atlas archéologique de Touraine. Frédéric Epaud. Rochecorbon : l’église Saint-Georges et sa charpente romane 2013
  12. Problème de pourriture des bateaux en bois. Pêches et Environnement Canada. Service des pêches et des sciences de la mer. Gouvernement du Canada Pêches et Océans. 1979 Lire en ligne
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