Vers de nouvelles chaines de valeur ajoutée dans l’économie du bois

4. Juin 2020
Juin 2020

Avec leur installation pilote permettant d’obtenir des extraits de la biomasse forestière indigène, la BFH et l’entreprise Schilliger Holz AG posent un jalon dans la mise en place d’une nouvelle chaine de valeur ajoutée pour l’économie forestière et l’économie du bois. Il est possible pour la première fois de produire des extraits en quantité et en qualité suffisantes pour le développement d’applications présentant un haut niveau de maturité technologique. Des procédés d’extraction sont par ailleurs testés en phase pilote. Le but est de les adapter à une échelle de production industrielle.

Ingo Mayer, professeur en chimie du bois et émissions des matériaux, BFH

Du laboratoire à la maturité industrielle

De 2015 à 2018, en partant du projet «TannEx» du Programme national de recherche «Ressource bois» (PNR 66), des scientifiques de la BFH ont mis en évidence pour la première fois la composition chimique des extraits d’écorce de conifères. Ils ont également déterminé l’influence que les paramètres d’extraction exercent sur celle-ci. Les résultats obtenus indiquent qu’une extraction à l’eau chaude permet une production rentable de substances issues de l’écorce et du bois d’essences résineuses indigènes (épicéa, sapin, pin, mélèze), mais aussi de certains feuillus comme le châtaignier ou le chêne. Dans le cadre de projets Innosuisse, une série de produits destinés à divers marchés ont été mis au point ou sont en cours de développement à la BFH à partir d’extraits de ce type. Jusqu’ici, la validation de ces applications à l’échelle pilote a toutefois échoué le plus souvent parce que l’on ne disposait pas d’extraits issus de procédés appropriés en quantité et qualité suffisantes. C’est cette lacune que doit combler la nouvelle installation d’extraction pilote prévue sur le site de la BFH à la route de Soleure à Bienne. Ce projet d’infrastructure mené conjointement par la Haute école spécialisée bernoise et l’entreprise Schilliger Holz AG bénéficie du soutien de l’Office fédéral de l’environnement (OFEV) dans le cadre du Plan d’action bois. La mise en service de l’installation est prévue pour octobre 2020.

L’installation pilote, un élément crucial

L’infrastructure de l’installation permet elle-même d’obtenir certaines substances à partir de la biomasse forestière et de résidus de procédés de sciage, à une échelle pilote. Les procédés d’extraction à base d’eau ou de solvants isolent surtout des substances phénoliques (monomères phénoliques, ainsi que polyphénols oligomères condensés ou «tanins»). La capacité de l’installation rend possible le traitement de 50 kg de biomasse par jour au maximum. Dans une deuxième étape, les extraits hautement concentrés qu’on en tire peuvent être séchés sous forme de poudre (illustration 1).
D’autres groupes techniques sont déjà disponibles à la BFH pour les étapes de processus suivantes: déchiquetage, explosion de vapeur, filtration par membrane, séchage sous vide et séchage par pulvérisation. La BFH dispose ainsi d’une infrastructure utilisable pour une grande variété de tâches d’extraction de substances issues de la biomasse forestière ou agricole. Ces installations offrent des possibilités inédites d’appliquer des processus et de produire des substances à une échelle pilote. La haute école peut ainsi se positionner encore mieux – sur le plan national et international – comme partenaire scientifique compétente en recherche et développement, mais aussi comme site d’élaboration et de mise à grande échelle de procédés à haut niveau de maturité technologique.
«Ces dernières années, un savoir-faire unique a été élaboré à la BFH.»
— Ingo Mayer

Flexibilité des procédés et mise à l’échelle facilitée

Pour la réalisation de l’installation, les partenaires de projet ont profité des nombreuses années d’expérience de l’entreprise DEVEX GmbH, qui peut mettre en œuvre les exigences de la BFH sous une forme appropriée. Dans ce contexte, on a veillé d’une part à la flexibilité des procédés, afin de pouvoir traiter une grande variété de matières premières avec les paramètres appropriés. Dans ce domaine, ces dernières années, un savoir-faire unique a été élaboré à la BFH: il permet de transformer les matières premières en garantissant les qualités visées pour le produit final. D’autre part, il était important que les procédés puissent changer d’échelle le plus simplement possible pour les installations de production industrielles. L’installation d’extraction pilote offre cette possibilité grâce à une architecture technique qui correspond à celles d’équipements de bien plus grandes dimensions.

Produits et applications possibles

Les extraits obtenus de manière durable (figure 2) et les composés phénoliques qu’ils contiennent peuvent mettre à disposition des éléments chimiques d’origine entièrement biologique ou remplacer dans différentes applications toute une série de composés synthétiques à base d’huile:
–     remplacement du phénol dans des résines phénol-formaldéhyde;
–     liants duroplastiques à base de tanins, sans formaldéhyde, pour la production de matériaux à base de bois ou pour d’autres applications;
–     remplacement des polyols dans les systèmes de polyuréthane;
–     résines à base de tanins pour les matériaux composites très résistants à l’incendie;
–     remplacement des produits biocides ou biostatiques synthétiques dans diverses applications par des extraits phénoliques bioactifs;
–     utilisation des extraits comme tanins végétaux dans le tannage du cuir;
–    utilisation des extraits comme additifs bioactifs pour le fourrage des animaux de rente.
Extrait d’écorce d’épicéa contenant une proportion importante de composés polyphénoliques (tanins).

Un fort potentiel pour de nouvelles chaines de valeur ajoutée

Le renforcement des relations entre le secteur de la bioraffinerie et l’économie forestière ou les scieries recèle un fort potentiel de marché en Suisse et dans le contexte européen, au vu notamment de la grande variété des applications possibles. Ainsi, on estime que le potentiel de valeur ajoutée dans l’UE pourrait atteindre un milliard d’euros répartis entre l’économie forestière, le secteur des scieries, la production d’extraits et les domaines d’application en aval, si l’on tient compte d’un éventuel recours à la biomasse forestière jusqu’ici sous-exploitée. On peut s’attendre à un potentiel de marché encore plus important si l’on développe d’autres applications fondées sur l’effet bioactif des substances extraites. 
Informations concernant l’Institut des matériaux et de la technologie du bois IWH et l’entreprise Schilliger Holz AG