L'eau, Force de la Nature

L’eau, c’est l’un de nos principaux alliés vitaux.
Privés de cet élément, notre espérance de vie ne dépasse pas quelques jours.
L’eau, c’est aussi une partie importante de notre environnement, l’hydrosphère en est le nom scientifique désignant l’eau dans tous ses états et quantités sur notre planète.

Les quatre grands réservoirs que sont : les  mers et océans, les eaux continentales en surface ou souterraines, l’atmosphère et enfin la biosphère, qui rassemble les organismes cellulaires, représentent un volume estimé à 1 385 990 800 000 000 000 m3 (1,39.10¹⁸ m3). Mais, sur ce volume confortable, il ne faut considérer que 3% d’eau douce (comprenant les glaces polaires) et malheureusement inégalement répartie.
C’est donc d’environ 9 000 000 000 000 000 m3 (9,00.10¹⁵ m3) soit 0,65 % de ce stock planétaire, que nous pouvons espérer exploiter sous forme d’eau douce.
A noter que près de 90% du stock d’eau douce est souterrain et nous utilisons en général les eaux superficielles, car plus faciles à capter.

En France, 34 milliards de m3 (3,40.10¹⁰ m3) environ par an sont prélevés et répartis comme suit :

1. 19,1 milliards de m3 production d’électricité
2. 6 milliards de m3 eau potable
3. 4,8 milliards de m3 irrigation
4. 3,6 milliards de m3 industrie

Données du Ministère de l'Ecologie, de l'Energie, du Développement durable et de l'Aménagement du territoire. Actualisé le 16 mai 2007.

A priori, le stock planétaire est stable et obéit à un cycle permanent d’échange entre les différents réservoirs appelé « cycle externe de l’eau ». C’est grâce à l’énergie solaire que s’opèrent ces mouvements par la faculté de l’eau à se transformer en vapeur et à s’associer aux gaz de l’atmosphère terrestre pour ensuite être redistribuée sous forme de précipitations.
En moyenne sur l’année et sur l’ensemble du globe terrestre, 65 % des précipitations qui arrivent à terre s’évaporent et retournent dans l’atmosphère, 24 % ruissellent et 11 % s’infiltrent.
Ce mouvement perpétuel régénère donc nos réserves mais attention, ceci à des vitesses différentes selon les réservoirs considérés, il s’agit du temps de résidence (voir tableau ci-après).
Il ne faut pas non plus négliger la pollution des sols qui très tôt peu rendre cette eau régénérée impropre à la consommation.

L’eau recèle de nombreuses propriétés, hormis ses apports sur le fonctionnement de la biosphère et donc sur notre santé c’est un composé chimique capable de dissoudre, de modifier les propriétés des matériaux, de transporter de l’énergie...
Ces propriétés sont intéressantes mais aussi parfois problématiques.
Par exemple, le comportement du bois ou de ses dérivés dépend de la quantité d’eau qu’ils contiennent et engendre des variations volumiques réversibles non négligeables, voir les dessins ci-après (Extrait du livre : Les panneaux à base de bois Guide des applications dans le bâtiment CTBA 2003)

Ces variations volumiques sont alimentées par la vapeur d’eau contenue dans l’atmosphère.
Plus l’air est chaud, plus il peut contenir de vapeur d’eau (maximums de 30gr/m3 à 30°C, 17 à 20°C et 5 à 0°C). Selon les régions de la planète, le pourcentage de cette humidité maximum extérieure oscille entre 50 et 100 %, c’est l’humidité relative de l’air.
Le phénomène d’air très sec dans nos logements en hiver est dû au fait que l’air froid extérieur contient peu de vapeur d’eau et une fois réchauffé dans l’habitat, celui-ci peut atteindre une humidité relative inférieure à 30%. L’air devient par exemple moins conducteur et nous devenons plus exposé aux décharges d’électricité statique. Un produit en bois massif élaboré dans une région tropicale (100 % HR à 30°C, donc 30gr d’eau / m3 d’air) et installé en France dans une maison (30 % HR à 20°C en hiver, donc 6gr d’eau / m3 d’air) subira donc des retraits importants du fait de l’équilibre hygroscopique du bois qui évoluera dans ce cas de 20  % à 7 % d’eau dans sa structure. Le bois utilisé pour le mobilier doit avoir une humidité d’environ 10% afin de ne pas trop se déformer et par conséquent dégrader à la fois les assemblages et la finition du meuble.
Le coefficient de rétractabilité du bois est donné selon le type d’essence et dans les trois directions par rapport au sens de la fibre.
Par exemple, pour chaque variation de 1% d’humidité dans du hêtre massif, il y aura 0,2% de déformation dans le sens radial et 0,42% dans le sens tangentiel.

Le bois exposé à une forte humidité, en général en utilisation extérieure, est aussi plus sensible aux dégradations des champignons lignivores.
Le seuil de 20 % d’humidité dans le bois est la référence pour les 5 classes de risques définis dans la norme NF EN 335-2.
Les classes 1 & 2 concernent les bois d’usage intérieur et de charpente dont l’humidité est inférieure à 20% et pour lesquels les risques biologiques sont les insectes xylophages, les termites dans les régions infestées et les champignons de surface.
Les classes 3 à 5 concernent les bois d’usage extérieur dont l’humidité est supérieure à 20% (en immersion permanente dans l’eau de mer pour la classe 5) et pour lesquels les risques biologiques sont la pourriture, les insectes xylophages, les termites et les térébrants marins pour la classe 5.
Les nombreuses essences de bois disponibles ont un comportement naturel différent face à ces risques et sont à prendre en considération en priorité avant d’envisager une technique de préservation, c’est le bon sens initial.
Malgré tout, pour palier les insuffisances de tenue à l’humidité, les techniques de préservations font l’objet de recherches continuelles, l’objectif étant désormais de respecter la directive biocide et le règlement REACH afin de réduire les impacts sur l’environnement et notre santé.

Les deux voies permettant de conférer une préservation au bois sont chimique ou thermique :

1. Les finitions a bases solvants ou aqueuses agissant par imprégnation de surface contiennent des composés actifs choisis en fonction du risque biologique. Il faut régulièrement renouveler l’opération s’il s’agit d’un badigeonnage (classes 1&2)
2. Le trempage permet une imprégnation plus profonde et utilisé pour obtenir une classe 3.
3. Les traitements par autoclave permettent une imprégnation plus importante dans la masse par une phase de mise sous vide améliorant l’absorption des produits de traitement puis par une phase de mise en pression pour renforcer l’imprégnation afin d’obtenir des classes 3 & 4. Ce traitement modifie l’aspect du bois en fonction des produits utilisés, en général par une coloration verte qui s’altère par un grisonnement du fait notamment de l’action des UV.
4. La bi-oléothermie, permettant d’imprégner certaines essences de bois avec une huile végétale, est en cours de développement. C’est un procédé à la fois chimique et thermique.
   
   
   
   
5. Le traitement thermique par chauffage, défini par la norme expérimentale XP CEN/TS 15679, est un traitement modifiant la structure du bois au delà de 160°C. Ce traitement pouvant s’effectuer jusqu’à 280°C modifie les composés chimiques du bois en réduisant le caractère hydrophile, en réticulant les lignines,  modifiant aussi les performances mécaniques en flexion, résilience et cisaillement. Le procédé modifie aussi la couleur du bois proportionnellement à la température du traitement qui évoluera par la suite vers un grisonnement du fait notamment de l’action des UV.

Pascal Gentil, Responsable technique Innovathèque, FCBA
Marie-Lise Roux, Chargée de mission Collage et Finition, FCBA