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Transparent wood product

Windows to Wearables : Innovation dans les produits du bois

https://www.usda.gov/media/blog/2020/10/01/transparent-wood-could-be-window-future

Alors que les produits du bois sont utilisés par l'humanité depuis des millénaires, les chercheurs ont récemment découvert de nouvelles façons passionnantes d'utiliser le matériau pour promouvoir la durabilité. Le secteur des produits forestiers accueille favorablement ces nouvelles opportunités intéressantes pour les produits du bois, en particulier pour ses résidus ligneux tels que la sciure de bois, l'écorce et les copeaux. Les résidus ligneux sont générés par les cimes et les branches de la récolte des arbres, les éclaircies des boisés, les grumes de qualité inférieure, les activités des scieries et le déchiquetage du bois recyclé, y compris les matériaux de palette en fin de vie.

Les résidus ligneux sont utilisés à diverses fins, y compris le paillis, les amendements de sol, les matériaux de surface des terrains de jeux, le combustible de chaudière, les granulés, ainsi que la fibre pour la pâte et les panneaux structuraux tels que les panneaux OSB. La demande dans de nombreux segments de marché est saine. Dans certains cas, en fait, c'est en plein essor ! COVID-19 a aidé à fournir un «Turbo» pour les produits résiduels de bois associés aux consommateurs tels quepaillis d'aménagement paysager et les granulés de chauffage domestique, car les gens passent plus de temps à la maison et investissent dans des projets de rénovation domiciliaire.

D'autres segments de marché peuvent être plus inconstants. L'un des principaux défis auxquels sont confrontés les producteurs de produits du bois est que la fibre de bois n'est pas économiquement réalisable pour expédier sur de grandes distances en raison de sa faible valeur. Une règle empirique courante est que les copeaux de bois et la sciure de bois ne sont pas rentables pour expédier plus de 100 milles.

Pour cette raison, les marchés de la fibre de bois ont tendance à être très localisés, en fonction de la demande locale de produits à base de fibre. Si les producteurs de bois d'une région dépendent d'un grand consommateur local de résidus, comme une usine de pâtes et papiers, et que la source locale est perdue, les entreprises peuvent se démener pour trouver un débouché.

Un défi particulier a été la fermeture des usines de pâtes et papiers. Dans le cas du marché du papier journal, nous assistons à une baisse de la demande alors que les gens adoptent de plus en plus les médias numériques. En 2019, la demande mondiale depapier journal plongé 13% de l'année précédente. En 2020, ledemande de papier journal en Europe abandonné par un énorme 20,5%.

Étant donné l'importance de ce déclin, il sera important pour le secteur forestier d'identifier de nouveaux marchés pour ses résidus ligneux. Un domaine de recherche active et d'investissement est celui des bioproduits, une catégorie de produits à croissance rapide qui comprend les produits biochimiques, les biomatériaux et la bioénergie.

Isolation en bois pour les bâtiments

L'isolation des maisons en fibre de bois est un marché de $700 millions en Europe, soutenu par 15 usines de production et offrant des produits d'isolation avec une empreinte carbone beaucoup plus faible que les alternatives. Alors que la gamme de produits a fait ses preuves en Europe depuis plus de 15 ans, elle n'a pas été produite aux États-Unis. Cette situation est sur le point de changer, avec un nouvelle usine d'isolation en fibre de bois devrait commencer la production en 2022.

L'équipement pour la nouvelle usine de production du Maine est arrivé d'Allemagne. L'usine, qui accueillera jusqu'à 130 employés lorsqu'elle sera en pleine production, utilise une usine de pâtes et papiers fermée. Il utilisera des résidus ligneux comme matière première, offrant un marché précieux pour ce matériau.

L'usine produira trois produits, dont des panneaux isolants, des matelas et des fibres de bois en vrac. Selon le fabricant, l'empreinte carbone du panneau isolant en bois est quatre fois meilleure que celle des panneaux en mousse plastique et sept fois meilleure que celle des panneaux en laine minérale, ses principaux concurrents. Pour le matelas, l'empreinte carbone est cinq fois supérieure à celle de la fibre de verre et sept fois supérieure à celle de la laine minérale. D'autres caractéristiques avantageuses sont que les produits ne retiennent pas l'humidité et qu'ils peuvent être recyclés sans équipement spécialisé. Ils sont également non toxiques et biodégradables.

Vêtements en fibre de bois

Une entreprise basée en Finlande a développé des alternatives plus durables aux matériaux fibreux tels que le coton et la rayonne qui reposent sur l'utilisation de produits chimiques dans le traitement, ce qui peut à son tour entraîner une pollution de l'eau et des problèmes de santé pour les employés.

Le processus de production de l'entreprise transforme le bois, y compris la biomasse, en un matériau appelé cellulose microfibrillée, qui à son tour peut être transformé en vêtements respectueux de l'environnement. Le seul sous-produit de la production est l'eau évaporée, et son processus consomme une quantité beaucoup plus faible que ce qui serait nécessaire pour la production de coton. La société a récemment conclu une coentreprise à 50-50 pour construire un $61 millions d'usines pour produire des tissus d'habillement à partir de pâte de bois, dont l'ouverture est prévue en 2022.

Bois transparent

Le verre est couramment utilisé pour les fenêtres, mais les experts notent qu'il a un coût économique et environnemental important. La régulation de la température des bâtiments représente 14% de la consommation d'énergie primaire aux États-Unis, et un quart de cette énergie est perdu par des fenêtres en verre inefficaces par temps froid.

Les fenêtres en bois transparent, quant à elles, présentent une conductivité thermique plus de cinq fois inférieure à celle du verre et une ténacité trois fois supérieure à celle du verre. Les tentatives antérieures pour fabriquer du bois transparent impliquaient d'éliminer la lignine grâce à l'utilisation de produits chimiques toxiques et à haute température, mais il s'agissait d'un produit coûteux et le produit résultant était cassant.

Les chercheurs ont cependant développé une nouvelle méthode peu coûteuse et efficace pour produire du bois transparent. Un mince placage de bois de coupe rotative peut être traité avec une solution de peroxyde d'hydrogène, et après une heure au soleil ou sous une lampe UV, le peroxyde blanchit la couleur mais laisse la lignine intacte et le bois devient transparent. Bien que cette technologie n'ait pas encore été commercialisée, les chercheurs estiment qu'elle recèle un grand potentiel en tant que nouveau matériau de construction.

La recherche se poursuit dans le développement d'innovations à base de cellulose qui offrent une empreinte carbone inférieure à celle des produits existants, sans compromettre les performances. Certains de ces produits offrent le potentiel de mieux utiliser les résidus ligneux tout en soulignant l'importance de notre ressource forestière.

milled wood blocks

En savoir plus sur l'industrie des produits forestiers

forest products-milled wood blocks

Des structures que nous appelons chez nous, au paillis coloré de notre parterre de fleurs, aux palettes en bois qui livrent les marchandises sur lesquelles nous comptons, les produits des forêts cultivées jouent un rôle crucial dans nos vies.

Alors, que sont exactement les produits forestiers? En termes simples, les produits forestiers sont des matériaux dérivés d'arbres utilisés à des fins commerciales ou de consommation. Lorsque la plupart d'entre nous pensent aux produits forestiers, nous nous concentrons généralement sur les produits du bois tels que le bois d'œuvre, les panneaux structuraux et le papier.

Les produits forestiers comprennent une gamme d'articles non ligneux tels que les fruits, les noix, les graines, la sève et l'huile. Cependant, dans cet article du blog Nature's Packaging, nous tournons notre attention vers les produits forestiers dérivés du bois et l'industrie des produits forestiers à base de bois.

L'industrie des produits forestiers

L'industrie des produits forestiers contribue de façon importante aux économies canadienne et américaine. Cela représente environ 1.5% de l'économie américaine et contribue à environ 5% de la production manufacturière totale du pays. Au niveau régional, cela peut être très important. Les produits forestiers se classent parmi les trois principaux contributeurs dans certains États du sud. Le secteur forestier du Canada a contribué $23,9 milliards au PIB du Canada en 2019, soit environ 1,4%.

L'industrie forestière comprend trois sous-secteurs principaux :

  • fabrication de produits en bois massif
  • pâte et papier
  • foresterie et exploitation forestière

La fabrication de produits en bois massif comprend des activités primaires telles que le bois d'œuvre et les panneaux structuraux, ainsi que des produits secondaires tels que la menuiserie, les produits en bois d'ingénierie et les emballages en bois.

Le sous-secteur de la fabrication de produits de pâtes et papiers produit une multitude de produits, allant du papier journal et des papiers-mouchoirs à la pâte à dissoudre pour la production de rayonne.

Le sous-secteur de la foresterie et de l'exploitation forestière englobe les opérations sur le terrain et la récolte du bois, y compris l'exploitation forestière et le transport vers les scieries.

Récolte d'arbres pour divers produits

La récolte des arbres génère trois types de matériauxl, y compris le bois de sciage (y compris chip-n-saw), le bois à pâte et enfin les rémanents de récolte. Le bois de sciage, utilisé pour fabriquer des produits tels que le bois et le placage, est généralement le plus souhaitable. Vient ensuite le bois à pâte. Sabrer fait référence à la cime des arbres, aux branches et à d'autres matériaux ligneux laissés après l'abattage. La quantité de rémanents générés est influencée par des variables telles que la taille et la qualité des arbres récoltés.

Dans le sud des États-Unis, par exemple, les pins mûrissent généralement entre 25 et 40 ans, les opérations d'éclaircissage étant entreprises à 12-15 ans puis à nouveau à 18-22 ans, laissant aux arbres l'espace dont ils ont besoin pour grandir jusqu'à maturité. À mesure que les arbres deviennent plus gros, ils deviennent plus précieux par tonne. Les propriétaires forestiers sont donc motivés à maximiser leur rendement en bois mature.

Les grumes d'un plus grand diamètre sont généralement classées comme des grumes de sciage, tandis que celles d'un plus petit diamètre sont considérées comme du bois à pâte. Les arbres de plus petit diamètre peuvent être classés comme non marchands. Selon Forest2Market, les grumes de pin de plantation peuvent être désignées comme suit :

  • 5"-7" de diamètre à hauteur de poitrine (DBH) - bois à pâte
  • 8"-11" DBH - chip-n-saw
  • 12"+ DBH – bois de sciage

Produits forestiers à base de bois

Ressources naturelles Canada suggère que les produits forestiers peuvent être classés en quatre segments : les produits du bois massif (y compris le bois d'œuvre et les panneaux structuraux), la pâte de bois, les produits du papier (y compris le papier journal, l'impression et le papier à lettres) et les bioproduits (p. ex. biocarburants, biochimiques, bioplastiques) dérivés de biomasse.

Le bois d'œuvre fait référence au bois récolté qui est broyé en produits tels que le bois de dimension et les planches. Le bois de construction résineux est principalement utilisé à des fins de charpente dans la construction résidentielle. Les matériaux de qualité inférieure sont généralement utilisés pour les produits d'emballage en bois tels que les palettes. Les bûches peuvent également être pelées de l'extérieur vers l'intérieur pour créer un placage. Le placage peut être collé en couches ou en plis pour faire du contreplaqué. Les autres produits de panneaux structurels comprennent les panneaux à copeaux orientés (OSB) et les panneaux de fibres. Le bois lamellé-croisé, construit à partir de couches collées de bois massif, devient de plus en plus populaire.

La pâte de bois est le terme désignant la fibre de bois qui a été réduite chimiquement ou mécaniquement en pâte pour être utilisée dans la fabrication de papier et d'autres produits. La pâte peut être dérivée de matériaux de récolte de forêt vierge tels que le bois à pâte ainsi que de résidus de transformation du bois. La pâte est utilisée comme produit intermédiaire pour fabriquer du papier, des emballages, des produits d'hygiène et des produits textiles.

La biomasse est générée à partir de diverses sources, y compris les branches et la cime des arbres après la récolte, l'éclaircissage et la récupération des forêts, les résidus de fabrication des produits du bois et le recyclage des produits du bois. La biomasse a été une source d'énergie importante pour l'industrie des pâtes et papiers. La biomasse est également utilisée pour une variété d'autres utilisations, y compris la matière première de pâte, les granulés, les panneaux structurels, la litière pour animaux, les amendements de sol, les paillis d'aménagement paysager et plus encore.

Il existe également de nouvelles opportunités intéressantes pour les bioproduits tels que les produits biochimiques et les biomatériaux. Selon Ressources naturelles Canada, le potentiel de croissance et la taille projetée du marché pour les bioproduits émergents sont beaucoup plus importants que pour les produits forestiers traditionnels combinés, y compris la pâte, le bois d'œuvre et le papier journal.

Les produits forestiers provenant de forêts nord-américaines durables sont essentiels à notre vie quotidienne. À l'avenir, il existe également un potentiel passionnant pour les produits forestiers nouveaux et émergents à prendre le devant de la scène, accentuant encore l'importance du bois dans notre vie quotidienne.

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