Le bois renforcé de fer pourrait être une alternative plus écologique aux poutres en acier

Bien que le bois d' œuvre soit prometteur comme alternative renouvelable aux matériaux de construction comme l'acier et le béton, il reste un peu plus fragile que ces matériaux. Des scientifiques se sont attachés à remédier à ce problème en renforçant le bois par l'ajout de fer.

Sous la direction de la professeure adjointe Vivian Merk, une équipe de chercheurs de la Florida Atlantic University (FAU) a commencé avec des cubes de bois dur de chêne rouge non traité. Le chêne rouge, comme d'autres bois durs comme l'érable, le cerisier et le noyer, est un exemple de bois dit à pores annulaires. En résumé, cela signifie qu'il utilise de larges vaisseaux internes en forme d'anneau pour aspirer l'eau des racines vers les feuilles.

Les scientifiques ont ensuite mélangé du nitrate ferrique à de l'hydroxyde de potassium, créant ainsi un oxyde de fer dur appelé ferrihydrite nanocristalline, naturellement présent dans le sol et l'eau. Grâce à un procédé d'imprégnation sous vide, des nanoparticules de cette ferrihydrite ont été aspirées dans le bois et déposées à l'intérieur de ses parois cellulaires.

Cette action a permis de renforcer ces parois, augmentant ainsi la rigidité et la dureté du bois de 260,5 % et 127 % respectivement. Cela dit, lorsque le chêne rouge modifié s'est plié ou cassé, il l'a fait de manière très similaire aux échantillons d'essai non modifiés. Cela est probablement dû au fait que, bien que les parois cellulaires du bois aient été renforcées, les liaisons entre les cellules ne l'ont pas été.

L'un des cubes de chêne rouge utilisés dans l'étude fait l'objet d'une analyse

Il est important de noter que l'ajout de nanoparticules de ferrihydrite n'a augmenté que légèrement le poids du bois. De plus, ces particules étant non toxiques, elles ne devraient pas représenter de danger pour l'environnement lors de la mise au rebut ou du recyclage du bois.

« Nos chercheurs posent les bases d'une nouvelle génération de matériaux biosourcés qui ont le potentiel de remplacer les matériaux traditionnels comme l'acier et le béton dans les applications structurelles », déclare le Dr Stella Batalama, doyenne du College of Engineering and Computer Science de la FAU.

« L'impact de ce travail va bien au-delà du domaine de l'ingénierie : il contribue aux efforts mondiaux visant à réduire les émissions de carbone, à diminuer les déchets et à adopter des solutions durables et inspirées de la nature pour tout, des bâtiments aux infrastructures à grande échelle. »

Un article sur la recherche – qui impliquait également des scientifiques de l’Université de Miami et du Laboratoire national d’Oak Ridge – a récemment été publié dans la revue ACS Applied Materials and Interfaces .

Dans une étude précédente , une équipe de Georgia Tech a déterminé que l’imprégnation du bois avec différents types d’oxydes métalliques contribuait également à l’empêcher de pourrir.

https://www.fau.edu/newsdesk/articles/nano-iron-wood-technology