L’unité de recherche Smart Materials, coordonnée par Athanassia Athanassiou, directrice scientifique adjointe de l’Institut italien de technologie (IIT) de Gênes, a mis au point une nouvelle méthode permettant de rendre le bois flexible de manière contrôlée et donc plus facile à façonner.
Contrairement aux approches actuelles, plus énergivores ou moins durables, le traitement de l’IIT pourrait constituer une alternative écologique. Publiée dans Communications Materials , une revue du portefeuille de Nature , cette technologie se révèle prometteuse pour de nombreux secteurs utilisant du bois courbé, tels que l’ameublement, la décoration intérieure, la lutherie et le jouet.
Le bois est un matériau de construction durable, solide, biodégradable et abordable, mais sa structure est naturellement rigide. Contrairement à des matériaux comme le métal ou le plastique, le bois est difficile à cintrer et à façonner en formes courbes sans s’abîmer. Cette caractéristique limite son utilisation dans les applications exigeant une grande maniabilité.
Au fil du temps, diverses méthodes de transformation ont été mises au point, que l’on peut globalement classer en deux grandes catégories. La première regroupe les techniques énergivores, susceptibles d’altérer les propriétés mécaniques du bois et de réduire sa durabilité. La seconde, généralement utilisée pour la production de contreplaqué et de bois lamellé-collé, repose sur l’emploi d’adhésifs issus de l’industrie pétrochimique. Outre leur caractère polluant, ces adhésifs rendent le produit final non biodégradable, ce qui complique son élimination en fin de vie.
Pour pallier ces limitations, l’unité Matériaux Intelligents de l’IIT a mis au point un nouveau traitement durable et économe en énergie qui confère temporairement au bois une flexibilité contrôlée, facilitant ainsi son façonnage. L’élément clé de ce procédé est le Cyrene™, un solvant écologique dérivé de la cellulose, un composant naturel des plantes.
Ses effets sur la structure du bois ont été étudiés à l’échelle moléculaire. Mélangé à l’eau, ce solvant agit à la fois sur les composants non cristallins du bois (la lignine et l’hémicellulose) et sur les fibres de cellulose, sans altérer sa structure interne naturelle.
Une fois imprégné, le bois devient plus souple et plus facile à cintrer. Après avoir obtenu la géométrie souhaitée, le bois est séché, ce qui le stabilise dans sa nouvelle forme sans altérer ses propriétés mécaniques initiales.
Point essentiel, la méthode ne nécessite aucun ajout de substances pétrochimiques : le bois façonné reste donc biodégradable, contribuant ainsi à une économie circulaire. Un second traitement permet également de redonner au bois sa forme d’origine ou d’en lui donner une autre.
Les bois utilisés dans l’étude étaient de fines feuilles, d’une épaisseur de 1 à 5 millimètres, provenant d’essences couramment utilisées en modélisme ou en menuiserie : le tilleul – principal matériau étudié – ainsi que le balsa, le noyer de Bahia, l’okoumé et le frêne. L’utilisation de pièces de bois plus grandes n’aurait été possible que dans des installations industrielles.
« Grâce à sa combinaison unique de résistance, de durabilité et de propriétés isolantes, ainsi qu’à son origine naturelle, le bois est un allié précieux dans la lutte contre le changement climatique », a déclaré Martina Nardi, chercheuse au sein de l’unité Matériaux intelligents de l’IIT. « C’est pourquoi il est essentiel de développer de nouvelles méthodes durables qui améliorent sa mise en œuvre et sa polyvalence, le rendant ainsi adapté à un éventail d’applications toujours plus large. Notre méthode s’inscrit précisément dans cette optique : elle permet de cintrer le bois de manière durable et avec une faible consommation d’énergie, sans compromettre ni ses propriétés mécaniques naturelles ni sa biodégradabilité. »
Le procédé, actuellement en cours de brevetage, sera étudié et optimisé afin d’identifier les secteurs où le bois cintré est le plus demandé, tels que la fabrication d’instruments de musique, de jouets pour enfants, de meubles et d’aménagements intérieurs. La stratégie développée pourrait offrir une approche durable, douce et peu énergivore pour la transformation du bois en différentes formes, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour une nouvelle génération de produits dérivés du bois.
« Repenser les matériaux renouvelables et adapter leurs propriétés à différentes applications, en utilisant des produits chimiques à faible impact et des procédés à faible consommation d’énergie, constitue une voie concrète vers un avenir plus durable, capable de répondre aux besoins de la société », a déclaré Athanassia Athanassiou, coordinatrice de l’étude et du programme phare de l’IIT, Technologies pour la durabilité . « Des approches similaires sont développées au sein de ce programme phare, qui rassemble diverses expertises de l’Institut afin de développer des technologies durables et de les transformer en solutions concrètes pour la société et le marché. »
