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Avril 1999

Chapitre 1 - Les matières premières

I. Le bois

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Le bois constitue la principale source de matière première fibreuse vierge dans la fabrication du papier. En effet, parmi l'ensemble des matières premières fibreuses, on estime à 60% le taux de fibres issues du bois, 35% le taux de fibres recyclées et 5% le taux de fibres végétales. Or l'arbre est chargé aujourd'hui de nombreux symboles (vie, nature, environnement, écologie,...), et il convient ici de rectifier les nombreuses fausses idées qui circulent autours de l'industrie papetière, accusée depuis longtemps de détruire les forêts et de perturber l'écosystème. L'arbre et la nature : L'arbre joue un rôle primordial pour la nature, plus spécialement pendant sa période de croissance : il produit de l'oxygène, absorbe du gaz carbonique, régule les températures, limite les écoulements d'eau (orages ou ruissellements), protège les sols du vent et maintient un microclimat humide, ce qui est vital pour notre planète. Après son cycle de croissance, il rejette plus de gaz carbonique qu'il n'en absorbe de l'atmosphère. Les forêts doivent donc être entretenues et surveillées, et les arbres protégés durant leur période de croissance.

Par ailleurs, la forêt doit faire face à certaines inégalités de la nature. En effet, le temps nécessaire à son renouvellement est très différent d'une région à une autre. Pour une même forêt de conifères, il faudra environ 120 ans dans le grand nord et 40 dans une zone tempérée. Une forêt d'eucalytus aura quant à elle besoin de 7 à 10 ans pour se renouveler dans une région de type méditerranéenne ou tropicale. Tout ceci tend à faire développer les usines de pâte à papier vers le sud, pour être plus proches d'une matière première renouvelable plus rapidement. Les arbres à croissance lente donnent cependant des fibres de meilleure qualité que les autres.

La forêt et l'industrie papetière Le principal atout de l'arbre est sa capacité à se renouveler rapidement, contrairement à d'autres ressources comme le minerais ou le pétrole. L'industrie papetière utilise 14% en volume du bois coupé au niveau mondial. Contre tout préjugé, l'industrie papetière joue un grand rôle dans le développement de la forêt : elle effectue des plantations importantes, elle assure les éclaircies (élimination des arbres malades, tordus ou en surnombre) pour que les arbres poussent harmonieusement, en minimisant les risques d'incendie, elle utilise les sous-produits de la forêt : les déchets de scierie pour 34% (copeaux, croûtes, délignures et plaquettes), les houppiers pour 34% également (cimes des arbres destinés aux charpentes et à la menuiserie), et les rondins des premières éclaircies pour 32%. L'industrie papetière est donc un partenaire essentiel puisque très tôt, elle a adopté une politique de développement et d'entretien du massif forestier en nettoyant et en reboisant les forêts tout en respectant la diversité des essences qui assurent l'équilibre de l'ensemble forestier français. La France a en effet la particularité d'avoir une extrême diversité d'espèces puisque 70% des forêts sont constituées d'au moins deux espèces, et 20% de plus de quatre espèces.

La forêt en France Les chiffres clés de la forêt française Surface Surface boisée française : 15 millions d'ha, Surface France : 55 millions d'ha -->Taux de boisement : 30% Composition moyenne de la forêt 33% d'arbres de la famille des résineux : pin, sapin, épicéas... 67% de feuillus : chêne, hêtre, charme, peuplier, chataignier Volume de bois sur pied : 1,9 milliards de m3. Accroissement annuel : 80 millions de m3 Récoltes 55 millions de m3, dont 38 commercialisés : 14 pour le bois de chauffage, 22 en scierie, 12 pour le papier, 5 pour le carton - dont déchets de scierie  Évolution des surfaces boisées en France préhistoire : 44 millions d'hectares soit 80% de la surface totale 200-400 ap JC : 27 millions d'hectares soit plus que de 50% Fin du XVIIIe siècle : 7,5 millions d'hectares soit 14% Aujourd'hui : elle remonte à 15 millions d'hectares soit 30% (elle a quasiment doublé en un siècle) La croissance atteint 30 000 hectares/an.  Gestion des forêts 75% des surfaces sont gérés par des propriétaires privés : - Surface moyenne d'une surface privée : 7 ha - 400 000 propriétaires privés possèdent une forêt de plus de 4 ha, avec une moyenne de 21 ha environ 10% sont tenus par l'état au travers de l'ONF, 15% sont gérés par les collectivités.

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La structure de l'arbre et de la fibre * l'arbre Un arbre est constitué de trois grandes parties : le haut, partie branchue, s'appelle la cime ou le houppier. le tronc ou le fût est constitué de la partie non branchue la partie cachée est tout le système racinaire.

Une coupe d'un tronc ou d'un branche nous permet de détecter trois parties : le bois, le cambium et l'écorce :

Le bois a une structure plus dense à l'intérieur (bois de coeur) qu'à l'extérieur (aubier). Son rôle est de supporter la cime et de stocker les réserves nutritives et de véhiculer les éléments nutritifs des racines jusqu'aux feuilles.

Les anneaux que l'on peut distinguer très facilement sur la photo ci-contre, correspondent à la croissance annuelle de l'arbre en largeur, et plus exactement à la différence de couleur existant entre deux sortes de bois: le bois initial (ou de printemps) : tissus formés au printemps lorsqu'il y a abondance d'eau et de lumière. Leur structure est lâche, avec des fibres larges à paroi minces pour permettre la circulation des éléments de la sève (qui est montante dans cette zone), et de couleur claire car pleines d'eau, le bois final (ou d'automne) : tissus durs et résistants qui se forment en été lorsque le manque d'eau se fait sentir. Les fibres sont plus denses et d'une couleur plus foncée. En hiver, l'activité du cambium est stoppée et il ne pousse donc aucune fibre. Le nombre d'anneaux permet de déterminer l'âge de l'arbre, mais ce nombre varie en fonction de la hauteur de la coupe. Il est donc nécessaire de connaître cette hauteur et d'estimer la partie inférieure.

La régularité des anneaux et leur largeur permet de déterminer si l'arbre a poussé dans de bonnes conditions. Par exemple un arbre qui pousse dans un environnement de promiscuité aura des anneaux très fins et de plus en plus petits puisqu'il souffrira de plus en plus de la présence de ses voisins. Une éclaircie pourra être détectée par un soudain élargissement des anneaux. Le cambium (ou assise cambiale) est relativement fin en épaisseur. C'est ici que vont se créer les nouvelles cellules du bois et donc l'accroissement de l'arbre. Notons qu'en plus l'arbre va grandir en longueur au niveau des extrémités des branches et des racines. L'écorce située en périphérie du tronc possède une partie intérieure mince et claire (liber), qui permet la circulation descendante de sève, et une partie extérieure foncée (liège), constituée de cellules mortes ayant appartenu auparavent au liber. L'écorce a un rôle de protection, de conduction et de stockage.

*la fibre Selon l'essence, le bois est constitué de tissus de même nature et groupés de la même façon, ce qui permet de les identifier.

Photo EFPG, Microscope Electronique à Balayage   Chez les résineux, les fibres appelées alors trachéides ont une longueur moyenne de 2 à 4 mm. Elles donnent de bonnes caractéristiques mécaniques à la pâte. On utilise essentiellement le pin, le sapin, l'épicéa.

Photo EFPG, Microscope Electronique à Balayage Chez les feuillus, les fibres sont plus courtes que les trachéides : environ 1mm. La sève circule ici dans des vaisseaux. Les fibres de feuillus vont donner au papier les propriétés optiques comme l'opacité, et l'imprimabilité. La papeterie utilise le bouleau, le hêtre, le tremble, le charme et l'eucalyptus.

La composition chimique.

Le bois possède de multiples composants, dont certains sont de hauts polymères.

Les constituants principaux sont : Les hydrates de carbone : 60 à 80 % du bois, - la cellulose dont le degré de polymérisation est d'environ 1500 - les hémicelluloses (hexoses, pentoses...) avec un degré de polymérisation moyen de 150 Les substances phénoliques : 20 à 30 %, - les lignines, constituées de molécules complexes et hétérogènes, - les tanins, les substances colorées,... et les constituants restants sont des cires, graisses, substances minérales, protéiques ou peptiques présentes en faible quantité.

Fibres à la surface d'un papier kraft pour sac grande contenance G=2000 X, Photo IRFIP/EFPG   Ainsi les macromolécules se groupent pour former des faisceaux de fibrilles puis des fibres. Les fibres sont soudées entre elles grâce à une structure appelée lamelle mitoyenne, contenant une forte proportion de lignine, responsable de leur rigidité. C'est un élément qu'il faudra soit dissoudre (produits chimiques), soit assouplir (température) pour extraire du bois des fibres souples et individualisées. Sur la photo ci-contre, on aperçoit une portion de fibre avec les fibrilles presque alignées dans le sens de la fibre. Certaines fibrilles font la liaison entre les fibres montrant ainsi la cohésion du papier.

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