Auteur : David Myja, chercheur chez Innofibre
Le bois et plus généralement les ressources forestières sont une source de matières renouvelables abondantes au Québec. Quand on pense au bois, on peut s’imaginer autour d’un feu pour se réchauffer, au bois de construction que l’on retrouve dans nos maisons ou encore au papier que l’on a tous dans nos imprimantes. L’utilisation de cette matière est déclinée dans une grande quantité de produits, sous différentes formes et aux nombreuses applications. Peu importe l’utilisation à laquelle on pense, le bois (ou ses produits dérivés) sont reconnus pour leurs capacités à s’enflammer et à propager le feu. Et si on pouvait changer ça ? Ce ne serait certes pas très intéressant de modifier cette propriété pour le bois de chauffage, mais si, par exemple, on pouvait utiliser du bois ignifuge dans nos bâtiments, bien des drames pourraient être évités !
Pour changer les propriétés finales des produits, l’équipe de chercheurs d’Innofibre s’est intéressée à une modification chimique de la cellulose, le composé que l’on retrouve en majorité dans le bois. Initialement, les travaux ont été effectués sur les fibres du bois utilisées pour produire du papier. À l’aide du procédé de phosphorylation, du phosphore est greffé à la surface des fibres et c’est grâce à la présence de ce phosphore que les propriétés des fibres, et par extension celles du bois sont modifiées. Cette transformation chimique permet notamment de produire des matériaux ignifuges, super-absorbant ou encore ayant une forte capacité d’échange ionique (pouvant entre autres servir à assainir l’eau). Ici, c’est le côté ignifuge qui nous intéresse. Les fibres obtenues après le procédé de phosphorylation ont été utilisées pour faire du papier puis ont été ensuite exposées à une flamme. Si l’on expose du papier au feu, on peut s’attendre à ce que celui-ci s’enflamme très rapidement et qu’après quelques secondes il n’en reste plus rien. Cependant, en regardant la figure 1, on peut voir que, même après 15 secondes d’exposition directe à une flamme, le papier demeure entier.
Concrètement, que se passe-t-il quand la flamme entre en contact avec le papier ? En fait, le phosphore greffé se trouve en surface des fibres du papier. Exposé à une forte chaleur, ce phosphore crée en quelque sorte une couche protectrice autour des fibres : c’est ce qui empêche la combustion du papier. Comme on peut le voir sur la figure 1 avec la tache noire, le papier est dénaturé, mais sa structure est tout de même conservée. C’est pour cette raison que l’équipe d’Innofibre s’est ensuite intéressée à la phosphorylation directe du bois.
Traiter un panneau ou un morceau de bois nécessite une adaptation du procédé de phosphorylation développé initialement pour la fibre. Même si la matière a une composition à peu près semblable, sa structure est complètement différente. L’équipe d’Innofibre a toutefois trouvé une manière efficace d’adapter le procédé pour traiter des panneaux de bois. Comme on peut le voir sur la figure 2, l’exposition à une flamme pendant 30 secondes n’a pas le même effet sur du bois non traité et sur du bois traité par phosphorylation. On peut notamment constater que la flamme s’est davantage propagée sur les panneaux non traités. De plus, toujours sur le bois non traité, on peut apercevoir des points blancs près de la zone exposée à la flamme. Cela correspond à la formation de tisons qui favorisent la propagation du feu lors d’un incendie.
L’équipe d’Innofibre travaille actuellement à la mise à l’échelle pilote du procédé de phosphorylation pour être en mesure de traiter de plus grandes quantités de matière. Ainsi, avec l’expertise développée et la disponibilité de la ressource forestière au Québec, cette innovation a le potentiel de contribuer au développement de matériaux plus sécuritaires.
Figure 1 : Un papier fait de fibres phosphorylées après 15 secondes d’exposition directe à une flamme
Figure 2 : Panneaux de bois non traités (à gauche) et traités (à droite) exposés par le dessous à une flamme pendant 30 secondes