Memoire Online - Conditions optimales de production de charbon de bois par la meule traditionnelle

CONDITIONS OPTIMALES DE PRODUCTION DE CHARBON DE BOIS PAR LA MEULE TRADITIONNELLE

SOMMAIRE

SIGLES ET ABREVIATIONS ................................................................................................. iv LISTE DES TABLEAUX .......................................................................................................... v LISTE DES FIGURES ............................................................................................................... v LISTE DES PHOTOGRAPHIES............................................................................................. vii DEDICACE............................................................................................................................. viii REMERCIEMENTS ................................................................................................................. ix RESUME.................................................................................................................................... x ABSTRACT .............................................................................................................................. xi INTRODUCTION...................................................................................................................... 1

1. PROBLEMATIQUE, OBJECTIFS, HYPOTHESES ............................................................ 2

1.1. Problématique et justification.......................................................................................... 2

1.2. Objectifs de recherche ..................................................................................................... 3

1.3. Hypothèses de recherche ................................................................................................. 4

2. SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE ...................................................................................... 5

2.1. Bois.................................................................................................................................. 5

2.2. Stère de bois .................................................................................................................... 7

2.3. Carbonisation .................................................................................................................. 7

2.4 Meule Traditionnelle ...................................................................................................... 14

3. Milieu d'étude ...................................................................................................................... 19

3.1. Situation géographique.................................................................................................. 19

3.2. Situation administrative et juridique ............................................................................. 19

3.3. Facteurs climatiques ...................................................................................................... 23

3.3.1. Pluviométrie ........................................................................................................... 23

3.3.2. Température ........................................................................................................... 24

3.3.3 Vent et humidité relative ......................................................................................... 24

3.4 Topographie et hydrographie ......................................................................................... 24

3.5. Géologie et sols ............................................................................................................. 25

3.6. Végétation et faune........................................................................................................ 26

3.6.1. Végétation .............................................................................................................. 26

3.6.2. Faune ...................................................................................................................... 28

3.7. Milieu humain ............................................................................................................... 28

3.7.1. Population............................................................................................................... 28

3.7.2. Exploitation forestière ............................................................................................ 28

3.7.3. Exploitation non contrôlée ..................................................................................... 29

4. MATERIELS ET METHODES ........................................................................................... 30

4.1. Evaluation de l'effet des caractéristiques du bois sur le rendement en charbon de bois

.............................................................................................................................................. 30

Choix des essences ........................................................................................................... 30

Mesure des diamètres ....................................................................................................... 31

Mesures d'Humidité ......................................................................................................... 31

Dispositif expérimental .................................................................................................... 32

Méthode d'analyse ........................................................................................................... 34

4.2. Détermination des conditions de rendement optimal et proposition d'une méthode d'optimisation des rendements ............................................................................................. 34

5. RESULTATS ....................................................................................................................... 35

5.1. Effet des caractéristiques du bois sur la carbonisation.................................................. 35

5.1.1. Effet de l'humidité ................................................................................................. 36

5.1.2. Effet du diamètre .................................................................................................... 41

5.2. Détermination des conditions optimales de rendement................................................. 46

5.2.1. Conditions optimales pour le Senna seamea .......................................................... 46

5.2.2 Conditions optimales pour Tectona grandis ...................................................... 48

5.3. Evaluation de l'effet de la durée de séchage du bois sur le rendement......................... 49

5.4 Détermination du temps de séchage optimum : ......................................................... 52

6. DISCUSSION ...................................................................................................................... 54

6.1. Caractéristiques du bois et carbonisation ...................................................................... 54

6.1.1. Humidité................................................................................................................. 54

6.1.2. Diamètre ................................................................................................................. 56

6.2. Effet du Séchage sur la carbonisation ........................................................................... 58

6.3. Une méthode pour le milieu paysan .............................................................................. 59

CONCLUSION ET SUGGESTIONS ...................................................................................... 61

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ................................................................................. 62

SIGLES ET ABREVIATIONS

CTFT : Centre Technique Forestier Tropical FAO : Food and Agricultural Organisation CTB : Centre Technique du Bois

ASECNA : Agence pour la Sécurité de la Navigation Aérienne en Afrique et à Madagascar

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: Etapes de la carbonisation et produits obtenus (DOAT & PETROFF, 1975).......... 8

Tableau 2: Table de séchage du teck........................................................................................ 11

Tableau 3: Température de carbonisation, composition chimique et rendement en charbon de bois (FAO, 1983)...................................................................................................................... 12

Tableau 4: Avantages et inconvénients des systèmes de carbonisation (Carré et al, 1984) .... 16

Tableau 5: Analyse de variance des facteurs espèce, humidité et diamètre ............................. 35

Tableau 6: Valeurs moyennes et écarts-types de la durée de carbonisation (jours) pour le facteur humidité........................................................................................................................ 36

Tableau 7: Valeurs moyennes et écarts-types de la masse (kg) de charbon obtenu pour le facteur humidité........................................................................................................................ 37

Tableau 8: Valeurs moyennes et écarts-types des masses (kg) des fumerons pour le facteur humidité.................................................................................................................................... 38

Tableau 9: Valeurs moyennes et écarts-types du rendement anhydre (%) pour le facteur humidité.................................................................................................................................... 39

Tableau 10: Valeurs moyennes et écarts-types du rendement brut(%) pour le facteur humidité

.................................................................................................................................................. 40

Tableau 11: Valeurs moyennes et écarts-types de la durée de carbonisation pour le facteur diamètre .................................................................................................................................... 41

Tableau 12: Valeurs moyennes et écarts-types des masses (kg) du poids de charbon obtenu pour le facteur diamètre............................................................................................................ 42

Tableau 13: Valeurs moyennes et écarts-types des masses (kg) du poids des fumerons pour le facteur diamètre ........................................................................................................................ 43

Tableau 14: Valeurs moyennes et écarts-types du rendement anhydre(%) pour le facteur diamètre .................................................................................................................................... 44

Tableau 15: Valeurs moyennes et écarts-types du rendement brut pour le facteur diamètre... 45

Tableau 16: Valeurs moyennes et écarts-types (entre parenthèses) de l'humidité, du

rendement anhydre et du rendement brut au cours du séchage ................................................ 50

Tableau 17: Résultats de l'analyse de variance pour le Séchage du Senna seamea ................ 51

LISTE DES FIGURES

Figure 1: Corrélation entre densité des bois et densité des charbons (CTFT, 1985) ................. 9

Figure 2:Rendement en fonction de l'humidité du bois(a) et influence de l'humidité sur la

durée de carbonisation(b) (CTFT 1985).................................................................................. 10

Figure 3: Humidité de rondins en fonction du temps et du mode de stockage (CTB, 1985) ... 10

Figure 4: Evolution des produits de pyrolyse (charbon, pyroligneux et gaz) en fonction de la température (CTB, 1985) ......................................................................................................... 12

Figure 5: Principaux types de meules traditionnelles (CTFT, 1987) ....................................... 15

Figure 6: Situation géographique de la forêt de la Lama ......................................................... 21

Figure 7: Carte d'occupation du sol des plantations du PBF2 de la lama................................ 22

Figure 8: Moyenne des pluviométries mensuelles de Toffo(Période 1977-2007) ................... 23

Figure 9: lecture de l'humidité d'un stère ................................................................................ 32

Figure 10: Evolution du rendement du Senna en fonction de l'humidité ................................ 46

Figure 11: Evolution du rendement du Senna en fonction du diamètre ................................... 47

Figure 12: Evolution du rendement du Teck en fonction de l'humidité .................................. 48

Figure 13: Evolution du rendement du Teck en fonction du diamètre..................................... 49

Figure 14: Evolution du rendement anhydre du Senna en fonction de la durée de séchage .... 51

Figure 15: Evolution du rendement brut du Senna en fonction de la durée de séchage .......... 52

LISTE DES PHOTOGRAPHIES

Photo1 : coupes de Senna Siamea......................................................................31

Photo2 : Stères de teck...................................................................................31

Photo3 : Confection des Stères.........................................................................32

Photo4 : Stère de Senna (D=20cm).....................................................................32

Photo5 : Entaille de l'écorce............................................................................33

Photo6 : Mesure du taux d'humidité...................................................................33

Photo7 : Mesure du poids des rondins.................................................................35

Photo8 : Disposition des rondins.......................................................................35

Photo9 : couverture des bois empilés..................................................................35

Photo10 : Allumage du four............................................................................35

Photo11 : Four en combustion .........................................................................35

Photo12 : Défournement ................................................................................35

Photo13 : Refroidissement du charbon obtenu ......................................................35

Photo14 : Mesure du poids de charbon obtenu ......................................................35

Photo15 : Mesure du poids des fumerons ............................................................35

DEDICACE

A mon Père Isaac J. DARBOUX, ma Mère Clotilde A. MENSAH pour l'éducation et les sacrifices.

A mes frères Alfred, Joaquin, Henrique DARBOUX pour l'amour fraternel et véritable que nous partageons chaque jour.

A Monsieur Cyr M. VITTO et sa petite famille pour l'hospitalité et le soutien durant toute ma formation.

REMERCIEMENTS

A Dieu le Père, pour le souffle de vie qu'il ne cesse de m'accorder chaque jour.

Au Dr Arcadius AKOSSOU, pour avoir accepté de diriger, d'encadrer ce travail et avoir été

Au Lieutenant Gauthier AYELO, CTAF de la forêt de la LAMA et son équipe pour l'appui technique dont j'ai pu bénéficier tout au long de ce travail.

Aux charbonniers Tossou GBEDEKON et Sossou HOUNDEHOUENOU de Toffo pour les sacrifices au travail.

A Mr AZOUA, Mr Gilbert HOUSSOU, Mr Jean-Baptiste AKIYO pour le soutien financier apporté à la réalisation de cette étude.

A l'administration et aux enseignants de la Faculté d'Agronomie de l'Université de Parakou.

RESUME

La production de charbon de bois est une activité rémunératrice des populations rurales du Bénin. Dans le but d'améliorer les rendements de la carbonisation et réduire la pression des populations sur les ressources ligneuses, cette étude a été réalisée du 27 Octobre au 26

Décembre 2010, sur l'optimisation des conditions de production de charbon de bois par la meule traditionnelle. Pour ce faire, deux espèces à croissance rapide (Senna siamea et le Tectona grandis) ont été utilisées dans une expérimentation en contrôlant principalement deux caractéristiques de bois (humidité et diamètre),. La mise en oeuvre de l'expérimentation a nécessité l'installation de 72 meules traditionnelles sur la base de la combinaison des facteurs (chaque objet étant répété 2 fois). Par ailleurs, des essais sur l'effet de la durée de séchage ont été réalisés pendant quatre semaines.

Les résultats obtenus ont montré que les caractéristiques du bois choisies ont une influence sur le processus de carbonisation à savoir : la durée de carbonisation, la masse de charbon, le masse des fumerons, le rendement anhydre et le rendement brut. La recherche des maxima de rendements pour chacune des deux espèces adonné les valeurs de 27,5% d'humidité et 42,5 cm de diamètre pour le Senna siamea puis, 30% d'humidité et 29 cm de diamètre pour Tectona grandis. La recherche de résultats directement applicables sur le terrain a permis de préconiser un séchage préalable de 2 semaines des stères de Senna comme pour le Teck afin d'atteindre de meilleurs rendements massiques.

Mots clés : carbonisation, meule traditionnelle, fumerons, rendements massiques anhydre rendements massiques brut, Teck, Senna siamea, Lama

ABSTRACT

The production of charcoal is a basic activity of the rural populations of Benin. To contribute, to improve the outputs of carbonization and to reduce the pressure on the woody resources this study carried out from October 27th to December 26th, 2010 on the optimization for the conditions of charcoal production was carried out on the traditional grinding stone. To do it, two fast growing species (Senna siamea and Tectona grown) were used in experimentation by controlling mainly two wood characteristics (moisture and diameter). The experimentation required the installation of 72 traditional kilnson the basis of combination of the factors (each object being repeated 2 times). In addition, the tests on the effect of drying duration were realized during four weeks.

The results obtained showed that the selected wood characteristics have an influence on the process of carbonization namely: the duration of carbonization, the coal weight obtained, and the weight of will smoke, the anhydrous output and the gross return. The search of maximum outputs for each two species gave values of moisture of 27.5% and diameter of 42.5 cm for Senna siamea then, 30% and 29 cm for Tectona grandis . The directly applicable search for results on the ground made it possible to recommend 2 weeks preliminary drying of Senna like it Teak wood in order to reaching better mass outputs.

Key words: carbonization, traditional grinding stone, , mass outputs anhydrous and rough

INTRODUCTION

L'accès à l'énergie, qui est de plus en plus considéré comme un droit fondamental, est une condition nécessaire à tout processus de développement. En Afrique, en Amérique Latine et en Asie, le bois devient de plus en plus difficile à trouver et les énergies de substitution sont plus coûteuses. Deux milliards de personnes à travers le monde dépendent donc du bois pour leur besoin en énergie domestique. En Afrique plus particulièrement, il représente 89% des sources d'énergie (Pro-Natura Internationale, 2009). Or, ce recours au bois est une cause majeure de déforestation, ce qui pose un sérieux problème écologique.

Pour produire 1 tonne de charbon de bois il faut 5 tonnes de bois vert (FAO, 1983) et selon le rapport du PNUD (1985) la meilleure rentabilité d'usage du charbon de bois est de l'ordre de

10 à 15% pour les foyers à bois et de l'ordre de 20 à 25% pour les foyers à charbon. Ce qui présente donc un problème fondamental de rendement de la carbonisation. Ajouté à l'expansion actuelle de l'urbanisation, ce changement de moeurs résultant de la vie citadine conduit à une plus grande tendance à l'utilisation du charbon pour le chauffage domestique par rapport au bois de feu (Girard, 2002). Or la pression anthropique sur les ligneux à usage de bois énergie se fait de plus en plus grandissante et alarmante.

Le Benin n'étant pas en marge de ces préoccupations, des études sur la disponibilité des ligneux, l'amélioration des techniques traditionnelles de transformation du bois en charbon, l'amélioration des rendements qualitatifs et quantitatifs restent encore à être réalisées. C'est dans ce cadre que s'insère cette étude qui s'intéresse notamment à l'optimisation du rendement du charbon en s'appuyant sur quelques caractéristiques du bois que sont l'humidité et le diamètre.

Ceci permettra sans doute de faire un nouveau pas dans la l'utilisation rationnelle des ressources forestières ligneuses par des résultats concrets, adaptés et directement accessibles aux producteurs ruraux de charbon de bois.

1. PROBLEMATIQUE, OBJECTIFS, HYPOTHESES

1.1. Problématique et justification

Le charbon de bois est l'une des formes les plus usuelles de valorisation énergétique du bois en produisant 2500 kWh de chaleur avec 310 kg (CTFT, 1985) servant au séchage, à la cuisson, à couler le métal de la pierre, à alimenter les machines à vapeur etc. N'est-il donc plus l'une des meilleures sources énergétiques de nos jours ? Présentant de nombreux avantages en tant que combustible facile à transporter et contenant deux fois plus d'énergie que le bois à poids égal ; et étant moins coûteux que certaines sources modernes d'énergie telles que le gaz domestique, le biogaz, l'électricité, l'énergie solaire etc., le charbon de bois garde toujours une place de choix sur le marché de l'énergie.

Au Benin, le charbon de bois joue un rôle prépondérant par sa contribution à la consommation totale d'énergie estimée à 60% en 2000, face à une offre de 4212 10³tonnes contre une demande de 7493 10³tonnes d'ici 2015 (FAO et CENATEL, 1987). La fraction de la population totale du Bénin utilisant le bois de feu pour la cuisine est de 88 % en milieu rural et de 85 % en milieu urbain. Celle utilisant le charbon est de 13 % en milieu rural et 36 % en

milieu urbain soit une consommation annuelle de charbon de bois par personne de 12,8 kg en zones rurales et de 38,5 kg en zones urbaines (FAO et CENATEL, 1987). Ceci témoigne de l'importance du charbon de bois qui représente une source directe de revenu pour les populations rurales et un bien substitue pour les ménages urbains. Au nombre des principales techniques de carbonisation nous avons les meules traditionnelles (verticale, horizontale), les meules traditionnelles améliorées (casamançaise, casamançaise améliorée) et les fours (métalliques, en maçonnerie). Un inventaire des techniques les plus utilisées au Bénin réalisé par Gbozo (2010) a pu montrer que les plus grandes zones de production du charbon de bois se situent au nord et au centre du Bénin avec une plus grande utilisation de la meule traditionnelle (87,5%) Mais hélas, elle est confrontée à des problèmes de rendement faible estimé a environ 14% (Ogouvide, 2007).Bien que, pour remédier à cette faiblesse de la meule traditionnelle, de nombreuses recherches à travers le monde aient abouties à divers techniques et matériels de carbonisation (les meules améliorées ,les fours);le rendement de la carbonisation est toujours influencé par divers facteurs a savoir : le type de sol, les conditions climatiques, les caractéristiques du bois, le procédé de carbonisation l'expérience de

l'opérateur etc. Les travaux de recherche de Gbozo ayant permis de faire un état des lieux de la carbonisation au Bénin notamment en ce qui concerne la technique la plus utilisée, les principaux flux de commercialisation, les principales espèces utilisées et leurs caractéristiques à la carbonisation, il se pose toujours une question fondamentale : quelles sont les conditions optimales de production de charbon de bois ?

Le contexte béninois actuel de ressources forestières ligneuses du à l'insuffisance et au faible disponibilité des ligneux à usage de bois énergie tels que Anogeissus leiocarpa, Pterocarpus erinaceus, Prosopis africana, Vittelaria paradoxa, Pseudocedrela rotschyi, Gmelina arborea, Khaya senegalensis etc. nous laisse donc envisager une solution : l'optimisation des rendements en fonction des caractéristiques du bois énergie avec la production d'essences à croissance rapide par la meule traditionnelle. Connaissances qui serviront à de futures expansions aux techniques plus améliorées pour une meilleure rentabilité du métier de charbonnier et la préservation de nos ressources forestières.

Il est donc présenté dans ce document notre étude intitulée «conditions optimales de production de charbon de bois par la meule traditionnelle » qui se propose de répondre sur la base d'hypothèses à la question globale de recherche suivante : « quelles sont les meilleures caractéristiques de bois pour une production optimale de charbon de bois ? »

1.2. Objectifs de recherche

L'objectif principal de cette étude est d'évaluer l'effet des caractéristiques du bois sur le rendement en charbon de bois par la meule traditionnelle afin d'orienter les choix pour une meilleure optimisation des rendements.

- D'évaluer l'effet des caractéristiques du bois (diamètre et taux d'humidité) sur le rendement en charbon de bois ;

- Déterminer pour chaque essence les conditions (modalités de chaque paramètre)

- Proposer une méthode pour une meilleure optimisation des rendements en production de charbon de bois par la meule traditionnelle.

1.3. Hypothèses de recherche

Des objectifs spécifiques de notre étude découlent les hypothèses suivantes :

- Le diamètre, le taux d'humidité, le temps de séchage sont en corrélation positive avec le rendement ;

- Les conditions optimales de rendement sont obtenues lorsque les bois sont semi-frais et de grosseur moyenne.

2. SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE

2.1. Bois

Produit par l'arbre, le bois est un matériau naturel différemment défini selon l'utilisateur et l'intérêt porté. Mais dans notre contexte nous le définiront comme tissu végétal. Il constitue la plus grande partie du tronc des plantes ligneuses. Il joue un double rôle comme conducteur de la sève brute et tissu de soutien qui donne leur résistance aux tiges. Il sert aussi parfois de tissu de réserve. La norme NF B 50-003 (vocabulaire du bois) le définit comme « un ensemble de tissus résistants secondaires (de soutien, de conduction, et de mise en réserve) qui forment les troncs, branches et racines des plantes ligneuses. Issu du fonctionnement du cambium périphérique, il est situé entre celui-ci et la moelle » ( D:\BureauDossiersAuguste DARBOUX THESE Ingenieur Agronomein useBois.htm#C._Hazard.2C_J-P._Barette.2C_J._Mayer1996. C'est un matériau apprécié pour ses propriétés mécaniques, pour son pouvoir calorifique et une matière première pour l'industrie chimique, que l'on tire principalement du tronc des arbres et des bambous. Il a de nombreux usages dans le bâtiment et l'industrie, papetière notamment, et en tant que combustible.

Constitution chimique : matières organiques (cellulose et lignine), faible pourcentage (de 1 à 1,5 %) éléments minéraux. Cellulose (environ 50 %), Lignine (20 à 30 %), Hémicellulose (15 à 25 %), Autres substances organiques : polysaccharides, pentosanes, hexosanes, résines, tannins, colorants, cires, alcaloïdes, etc.

Pour le bois on parle généralement de taux d'humidité noté H%, dite humidité sur sec (par rapport au bois anhydre). Son calcul est le suivant: H% = ((Masse humide moins Masse anhydre) divisée par la Masse anhydre) x100. Autrement dit: H% = (Masse d'eau pure/Matière sèche) x100. Le taux d'humidité varie de 50 à 120 % (ou plus) pour le bois saturé (bois vert), de 10 à 20 % pour le bois séché à l'air, et 10 % ou moins pour le bois séché artificiellement (par air chaud climatisé, pompe à chaleur ou vide principalement). Il existe trois types d'eaux dans les bois :

L'eau libre (eau qui est présente dans le bois vert). Schématiquement, c'est l'eau qui est contenue dans une éponge. Lors de l'évacuation de cette eau, le bois ne prend pas de retrait.

L'eau liée, c'est l'eau qui entre dans la composition des fibres. C'est celle qui provoque le retrait lors du séchage. Pour une éponge, il s'agit de l'eau qui est contenue dans la matière mais que nous ne pouvons pas essorer. Lors du séchage, c'est l'eau qui est retirée entre 30 % et 0 % d'humidité.

L'eau de constitution, c'est l'eau qui entre dans la composition chimique des molécules du bois. Son élimination entraîne la destruction du bois (par le feu par exemple).

La densité du bois est généralement inférieure à 1 (le bois flotte) en raison des vides dans sa structure. Cette densité varie fortement selon un certain nombre de paramètres: l'espèce, le degré d'humidité, la situation géographique et son climat, la situation du prélèvement dans l'arbre. On exprime cette densité normalement pour un taux d'humidité égal à 15% (la moyenne est entre l'état anhydre et l'état de saturation). La densité à 15 % se situe généralement entre 0,5 et 0,7, mais peut varier considérablement, de 0,1 pour le balsa, 0,4 pour les bois légers (sapin, épicéa, peuplier), 0,8 à 1 pour les bois durs (teck, olivier), 1,1-1,2 pour l'azobé et 1,3-1,4 pour le gaïac (bois de fer) ( D:\BureauDossiersAuguste DARBOUX THESE Ingenieur Agronomein useBois.htm#C._Hazard.2C_J-P._Barette.2C_J._Mayer1996.

2.2. Stère de bois

C'est une unité de mesure du bois empilé correspondant à un volume de 1 m ^3.(Encarta 2010). Il s'agit d'un ensemble de rondins de bois découpés sur 1 mètre de longueur et empilés sur 1 mètre de hauteur et 1 mètre de largeur. Les rondins formants 1 stère peuvent être de diamètres homogènes ou non. Seul le volume final qu'ils représentent (1m³) importe. Ce qui implique qu'ils puissent également être de masse totale différente (Encyclopédie Universalis 2011).

2.3. Carbonisation

C'est la pyrolyse (décomposition thermique en l'absence d'air) du bois avec pour finalité le charbon de bois. (Doat et Petroff, 1975). C'est un processus exothermique complexe à plusieurs étapes (Tableau 1):

- dès 100°C, il y a séchage de la matière par dégagement de vapeur d'eau. Les composés volatils et le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone et l'acide acétique sont aussi libérés,

- vers 300°C, le bois s'enflamme et dégage des gaz oxygénés et des hydrocarbures (méthane, éthane, éthylène). Parallèlement, se forment des produits comme l'acide acétique, le méthanol et l'acétone, ainsi que des goudrons légers. Le charbon atteint une teneur de 80 % environ de carbone,

- aux alentours de 400-500°C, les hydrocarbures plus lourds s'échappent et le taux de

- jusqu'à 700°C, les composés contenant de l'hydrogène s'évaporent, ce qui conduit à

Tableau 1: Etapes de la carbonisation et produits obtenus (DOAT & PETROFF, 1975)

Période de	Départ	Dégagement	Début du départ	Phase à hydrocarbures	Phase à Dissociation ^hydrogène 500-700 700-900 89 91
carbonisation	de l'eau	gaz oxygénés	des
			hydrocarbures
Température °C	150-200	200-280	280-380	380-500
Teneur en carbone	60	68	78	84
Gaz non
condensables (%)
CO2	68	66,5	35,5	31,5	12,2	0,5
CO	30	30	20,5	12,3	24,6	9,7
H2	0	0.2	6,5	7,5	42,7	80,9
Hydrocarbures	2	3,3	37,5	48,7	20,5	8,9

Pour différents bois la teneur en cendres peut varier. Mais cette variation est généralement peu importante comparée a l'écorce qui en revanche a une teneur en cendres excessive, et donne un charbon trop friable pour la plupart des usages. C'est pourquoi, chaque fois que possible, l'écorce ne doit pas être utilisée, ou bien sa proportion dans la charge de bois doit être réduite au minimum. (FAO, 1983).

Ce qui compte en définitive, c'est la masse de charbon de bois marchand produite par unité de masse de matière ligneuse. Le volume de bois produit à l'hectare ne donne qu'une indication approchée de la masse de matière ligneuse produite. Un fort accroissement en volume peut correspondre à une faible densité, et par conséquent à un faible rendement en charbon par unité de volume de bois. Un bois plus dense, par ailleurs, fournit généralement un charbon plus dense, moins friable (Figure 1).

Figure 1: Corrélation entre densité des bois et densité des charbons (CTFT, 1985)

L'humidité est un facteur très important en matière de carbonisation. Elle a une influence négative sur le rendement (figure 2) ainsi que la durée de carbonisation. En effet comme présentée sur la figure 2a, le rendement diminue avec le taux d'humidité croissant du bois. L'influence négative de l'humidité sur la durée de carbonisation réside dans le fait qu'elle l'augmente ; entrainant ainsi d'autres couts relatifs surtout a la main d'oeuvre et la conduite des techniques de carbonisation (figure 2b).

Figure 2:Rendement en fonction de l'humidité du bois(a) et influence de l'humidité sur la

La demande en bois sec pour une bonne carbonisation introduit également la notion de séchage du bois qui s'avère être une opération très importante avant carbonisation. Celui-ci n'est pas toujours réalisé par les charbonniers qui n'y voient qu'un intérêt secondaire. Il existe plusieurs techniques de séchage (air libre ou dans différents types de séchoirs). Mais en exploitation forestière la plus simple est le séchage à l'air libre. Une étude du CTB a permis d'établir une relation entre humidité du bois et temps de séchage (figure 3). Elle propose de laisser sécher les bois jusqu'à environ 20 à 25% sur brut avant de les carboniser.

Figure 3: Humidité de rondins en fonction du temps et du mode de stockage (CTB, 1985)

Par ailleurs une étude conduite par D. Louppe, A. Oteng-Amoako, M. Brink sur le séchage des planches de Teck présente les variations du taux d'humidité en fonction du nombre de jours de séchage. Celles-ci ont été résumées dans le Tableau 2 (PROTA, Bois d'oeuvre 2010). Ces résultats permettent de constater qu'il y a une relation entre la durée du séchage et le diamètre des planches.

La vitesse de carbonisation est en relation étroite avec la taille des bois. Les gros morceaux se carbonisent lentement, du fait que la transmission de chaleur à l'intérieur du bois est relativement lente. La sciure de bois, par exemple, peut être carbonisée très rapidement, mais le charbon pulvérulent obtenu n'a qu'une valeur marchande faible. D'une autre côté, les troncs de gros diamètre d'essences denses peuvent éclater à la carbonisation, en donnant un charbon plus friable. Des études ont montré qu'on obtenait un charbon de propriétés optimales pour la sidérurgie avec des bois de 2,5 à 8 cm de section transversale. La longueur dans le sens du fil a peu d'influence (FAO, 1985). On peut éviter les difficultés de carbonisation en plaçant les plus gros morceaux au centre de la charge. Il est recommandé d'étudier attentivement la relation entre croissance, séchage et charge de carbonisation pour déterminer les dimensions optimales des bois, tant en longueur qu'en diamètre, de façon à réduire au minimum les frais de manipulation et de carbonisation, et obtenir un charbon de propriétés optimales pour l'usage auquel il est destiné.

La température de carbonisation est le facteur le plus important qui conditionne les propriétés physico-chimiques du charbon de bois. Une température de carbonisation basse donne un rendement en charbon plus élevé mais de basse qualité car corrosif en fonction des goudrons acides qu'il contient (cf. Tableau 1) et ne brule pas avec une flamme claire sans fumée. Un bon charbon de bois commercial doit avoir une teneur en carbone pur d'environ 75%, ce qui demande une température finale de carbonisation de l'ordre de 500°C (Figure4 et Tableau 3).

Figure 4: Evolution des produits de pyrolyse (charbon, pyroligneux et gaz) en fonction de la température (CTB, 1985)

Tableau 3: Température de carbonisation, composition chimique et rendement en charbon de bois (FAO, 1983)

Charbon de bois : Le charbon de bois est un terme usuel pour définir un carbonisât de bois et de certains matériaux organiques naturels. Sa densité est de 110 à 180 kg. m^-3. Il possède un pouvoir calorifique supérieur au bois pour une même masse anhydre (respectivement 4500 kcal.kg-1 et 7000 kcal.kg-1) (FAO, 1987)

Fumerons ou incuits : bois qui n'ont pas été correctement transformés en charbon au cours de la carbonisation. La détermination de leurs poids total est importante dans les calculs de rendement. (FAO, 1987)

Pour éviter toute évaluation erronée d'une carbonisation, il est important de définir et de préciser les notions de rendements. Les valeurs de rendement pondéral sont très différentes selon qu'elles sont exprimées en masse de charbon par stère, en masse de charbon par masse de bois initial humide ou en masse de charbon par masse de bois anhydre. Ce dernier est le seul qui permet une comparaison assez rigoureuse de plusieurs carbonisations. On définit par ailleurs un rendement énergétique de la transformation de la matière première en charbon, qui est le rapport entre l'énergie calorifique potentielle du charbon produit et l'énergie calorifique potentielle du bois brut initial. Le rendement d'une carbonisation dépend de l'humidité du bois enfourné, de la température finale de carbonisation, de la qualification de l'opérateur et de l'appareillage utilisé. Il est en moyenne de 15% pour la meule et de 25% pour les fours métalliques à combustion partielle(e). La notion de rendement volumique (volume charbon produit/volume bois initial) intéresse plus particulièrement le producteur qui vend le charbon en litre. Cette notion est peu précise, puisque la quantité du bois anhydre contenue dans un même volume n'est pas constante selon l'essence, l'humidité et les dimensions.

2.4 Meule Traditionnelle

C'est une technique de carbonisation qui consiste à empiler le bois en meule sur le sol, et le couvrir de terre. Cette méthode est très ancienne, et est largement usitée dans de nombreux pays, avec de nombreuses variantes. La charbonnière en meule constitue un système très adaptable.

Elle convient aussi bien à la fabrication occasionnelle de charbon de bois à petite échelle qu'à une production à grande échelle. Classiquement on distingue 3 types de meules de carbonisation : la verticale traditionnelle, l'horizontale et l'améliorée (casamançaise) (figure

Pour la verticale la base est circulaire et les bois sont montés autour d'un axe principal qui est après retiré pour ménager une cheminée. Son recouvrement est composé de matière végétale (paille, herbes, branchages) surmontée d'une couche de terre. L'allumage est effectué à l'aide de braises déposées par la cheminée. Celle horizontale, très proche de la précédente, a une forme demi-cylindrique aplatie. Les bois sont rangés à l'horizontale, la charge est placée transversalement sur une série de rondins mis bout a bout constituant ainsi une grille de circulation de l'air. Les petits bois sont utilisés pour remplir les interstices entre les rondins. L'allumage est frontal et s'effectue du côté sous le vent. La couverture est la même que dans le cas précédent. La principale amélioration apportée par la casamançaise est l'utilisation d'une cheminée et de conduits d'aération à l'aide de vieux fûts pour une meilleure aération avec possibilité de récupération du goudron produit par la carbonisation à la base de la cheminée.

Une évaluation technique de la carbonisation en meule réalisée par Schenkel et al. (2002) a montré que la meule traditionnelle est une technique bien adaptée aux pays en voie de développement car requiert peu d'investissement, est mobile, ne nécessite pas de débardage et est très flexible quant au volume de bois à carboniser. De plus cette étude a montré que mise en oeuvre par des charbonniers expérimentés, elle peut produire un charbon de qualité (71 à

89% de la masse anhydre) avec des rendements massiques de 20 à 35% sur base anhydre Les améliorations de la carbonisation par la meule connues que sont les fours ne concernent que la main d'oeuvre car plus faciles à conduire et la carbonisation est mieux maitrisée (Tableau 4).

Au Benin, l'inventaire des techniques utilisées pour la carbonisation dans les principales zones productrices a montré que la meule traditionnelle est la plus utilisée avec 87,5% suivie du four en terre cuite à 11,1% et le four en brique utilisé dans les monastères (Gbozo, 2010). Avec des humidités en moyennes de 7 à 48% sur bois brut de bois utilisés par les charbonniers (Gbozo,2010),ces études ont permis de juger de l'influence des caractéristiques du bois sur la carbonisation. La durée de carbonisation augmente avec l'humidité qui elle n'a pas d'influence sur la masse des fumerons, la masse de charbon sauf pour le Teck (Gbozo,

2010). Le rendement massique par contre est influencé par l'humidité (qui plus élevée entraine des rendements faibles) et la densité des espèces qui influe positivement sur le rendement. Par ailleurs une étude comparative des rendements de la meule traditionnelle et de la meule casamançaise dans la forêt de la Lama a permis d'obtenir dans de bonnes conditions de suivi des rendements de 18,30%, 19,79% respectivement pour le Senna siamea et l'Anogeissus leiocarpa (Ogouvidé, 2010) comparativement à ceux de 10% obtenus par Mama et Ogouvidé (2005).

Tableau 4: Avantages et inconvénients des systèmes de carbonisation (Carré et al, 1984)

Sensible aux aléas climatiques Rendement énergétique faible Pollution importante (fumée)

Beaucoup de main d'oeuvre Qualification de l'opérateur Rendement énergétique faible

Capacité déterminée Refroidissement lent Refente des gros bois Perte biomasse petits bois

Investissement lourd Capacité déterminée Refente des gros bois Durée de vie courte

3. Milieu d'étude

3.1. Situation géographique

La forêt classée de la Lama, est située de part et d'autre de la limite entre les départements de l'Atlantique et du Zou. Elle est localisées entre la latitude 6°51' et 6°54' nord et la longitude

2°05' et 2°09' à 80 km environ de la ville de Cotonou, accessibles par deux pistes qui les raccordent à la Route Nationale Inter-état n°2 (RNIE 2) à partir des villages de Houègbo et Damè Les plantations du PBF2, zones spécifiques de cette étude sont entourées au sud par les plantations du secteur de Toffo gérées par l'ONAB, ainsi que par l'enclave d'Adjaho, à l'ouest par la voie ferrée Cotonou - Parakou, au nord par les plantations de l'ONAB, et à l'est par une piste reliant les villages de Koussi et d'Akpè. La figure 6 présente la situation géographique des plantations de la Lama.

3.2. Situation administrative et juridique

La forêt de la Lama d'une superficie de 16 250 hectares, a été constituée en forêt classée par l'arrêté n° 557/SE du 24/12/1946. Conformément à l'article 32 de la loi 93-009 du 02/07/1993 portant régime des forêts, la forêt de la Lama est exempte de tout droit d'usage portant sur le sol forestier et toute installation sans autorisation préalable est interdite sous toutes les formes. Cependant, des contrats de cultures ou des conventions sont conclues entre l'administration forestière et les populations riveraines.

Du point de vue administratif, la forêt classée de la Lama dépend des Inspections Forestières de l'Atlantique (poste de Toffo) et du Zou (poste de Zogbodomè), respectivement pour sa partie Sud et sa partie Nord.

La gestion générale de la Forêt Classée de la Lama est basée sur un plan directeur d'aménagement qui a toutefois subi plusieurs modifications. La situation actuelle se présente comme suit :

l'ONAB gère les anciennes plantations réalisées dans les années 50 dans la partie sud de la forêt classée (secteur de Toffo) de même que les plantations récentes, installées depuis 1988, dans les secteurs de Massi, Koto et Akpè, au nord, et Toffo, au sud;

le PBF2 gère les plantations réalisées depuis le début de son intervention en 1988 dans la partie sud de la forêt classée.

3.3. Facteurs climatiques

Dans cette partie, il sera abordé successivement la pluviométrie, la température, l'insolation, les vents et l'humidité relative puis une synthèse sur les saisons en rapport avec les périodes de végétation. Toutes les données climatiques exposées ici proviennent de la station météorologique ASECNA de Cotonou.

3.3.1. Pluviométrie

Le climat de la Lama-sud, comme dans l'ensemble du Sud-Bénin est de type subéquatorial ou guinéen forestier. Il se caractérise par quatre saisons (deux saisons pluvieuses alternant avec deux saisons sèches) : la grande saison pluvieuse va de mars à juillet alors que la petite saison pluvieuse s'étend de septembre à octobre ; la grande saison sèche s'étend entre novembre et février tandis que la petite saison sèche couvre le mois d'août (figure 8). La pluviométrie

3.3.2. Température

La température moyenne, assez uniforme, oscille autour de 27,5°C. Les maxima ne dépassent guère 31°C à midi et les minima ne descendent pas en dessous de 15°C pendant l'harmattan.

3.3.3 Vent et humidité relative

L'humidité relative est assez élevée aux maxima proches de 100 %. Elle ne descend en dessous de cette valeur que quelques jours pendant l'harmattan. Les vents dominants ont en général une direction sud-ouest tandis que l'harmattan souffle entre décembre et janvier et se prolonge parfois en février dans la direction nord-est.

3.4 Topographie et hydrographie

La forêt classée de la Lama se trouve dans un bassin sédimentaire et forme une vaste dépression entre le plateau d'Abomey au nord et celui d'Allada au sud. La pente de raccordement à ces plateaux est brutale au sud et devient progressive au nord. L'altitude moyenne de la forêt est de 60 mètres et culmine à environ 120 mètres.

Les rivières Agbé et Kénomadjè, toutes deux affluents de Mokpé, influencent le régime hydrique de la zone. En saison pluvieuse, les eaux débordent leur lit et inondent une bonne partie des plantations en favorisant parfois l'installation de la végétation naturelle caractéristique des milieux marécageux. A l'intérieur de la forêt, un drainage au tracé indécis et à vitesse lente s'effectue vers le lac Hlan à l'est et vers la vallée du Kouffo à l'ouest.

Sur toute l'étendue de la forêt et sur ses bordures, existent de très nombreux chenaux d'érosion d'une profondeur de 30 cm, aux parois abruptes et de 40 à 60 cm de large (Paradis et Houngnon, 1977).

3.5. Géologie et sols

La zone de la Lama-sud fait partie du bassin sédimentaire côtier du Bénin. Ce bassin, constitué d'un ensemble de formations repose en discordance sur le socle précambrien granito-gneissique. Cette zone comporte des formations géologiques du secondaire (Maestrichtien du Crétacé supérieur) et du tertiaire (Paléocène, Eocène moyen, Eocène supérieur et Continental Terminal) (Slansky, 1962). Le Lutétien, qui est l'une des trois composantes de la formation argilo-calcaire de l'Eocène, affleure largement à la gare ferroviaire de Toffo et près de l'enclave d'Adjaho (Viennot, 1966). Viennot (1966) a montré que la dépression de la Lama comporte surtout des vertisols hydromorphes très gras, formés sur les argilo-calcaires et argiles éocènes, de faible pendage sud. La carte de Volkoff (1976) classe ces sols dans la catégorie des vertisols topomorphes non grumosoliques sur argile sédimentaire.

Cinq grands types de sol ont été distingués lors d'une étude réalisée par le Centre National d'Agro-Pédologie en 1986 sur un bloc de 1.000 hectares appartenant à la zone d'intervention du PBF, à savoir :

Les sols gris argileux lourds. Ces sols sont caractérisés par un micro-relief gilgaï et des ondulations de faible amplitude. Ils sont rencontrés sur argiles dépourvues de bancs calcaires sur au moins un mètre de profondeur. Dans ces sols, les carbonates se présentent sous forme de traînées farineuses diffuses avec quelques nodules. Ces sols sont classés dans les vertisols topomorphes à drainage externe réduit, à structure de surface compacte, sur matériau argileux sédimentaire.

Les sols argileux calcaires à graviers, cailloux et blocs calcaires. Le modèle en général correspond au sommet d'interfluve à pente longue et moyenne. On les rencontre dans les zones à bancs calcaires proches de la surface et dans les argiles pourvues de bancs calcaires à moins d'un mètre de profondeur, et sur les niveaux argileux riches en attapulgite. Parmi ces sols, on peut distinguer ceux qui sont graveleux et calcaires dès la surface et ceux qui sont graveleux et à blocs calcaires en profondeur. Ils sont classés comme vertisol topomorphe à drainage externe possible, à structure arrondie sur 15 cm formé sur une argile sédimentaire-calcaire.

Les sols argileux à tâches et concrétions d'hydromorphie. On les rencontre en position

basse dans les cuvettes où les pentes sont faibles à nulles. Ils sont caractérisés par la

présence de microrelief gilgaï et de micro-cuvettes. Ces sols sont classés dans les vertisols topomorphes à drainage réduit à nul à structure de surface anguleuse fine à tâches d'hydromorphie sur sédiment de l'éocène.

Les sols argileux à recouvrement sableux. Ils sont développés dans la zone de rupture de pente et sur les pentes faibles à nulles. L'origine du matériau de recouvrement serait les formations sablo-argileuses du Maestrichtien ou celles argilo-sableuses du continental terminal. Ils appartiennent à la classe des vertisols argileux à recouvrement sableux à sablo-argileux à caractères vertiques peu accentués dans des sédiments complexes.

Les sols ferralitiques ou " terres de barres " de type homogène ou avec accumulation d'argile en profondeur, filtrants et profonds. Ils n'apparaissent qu'à l'extrême sud-est du périmètre.

Les vertisols sont 5 à 6 fois plus riches en calcium et en magnésium que les terres de barre, ce qui constitue un avantage pour la croissance des espèces végétales. Leurs propriétés physiques particulières (compacité, retrait en saison sèche, gonflement et inondation en saison pluvieuse), constituent des contraintes à l'installation et à la croissance de certaines espèces forestières s'ils ne sont pas préalablement labourés et billonnés, particulièrement dans les zones hydromorphes.

3.6. Végétation et faune

3.6.1. Végétation

La végétation comprend deux composantes : la végétation naturelle de la région et les plantations forestières.

La végétation naturelle de la Lama est une forêt dense semi-décidue. Cette forêt a été notamment dégradée par les populations Holli venues des départements de l'Ouémé et des plateaux.

Entre 1957 et 1988, elle a été détruite à la vitesse de 300 ha / an (Ganglo et Trainer, 1992). Sa composition floristique a été notamment étudiée par Paradis & Houngnon, (1977) et Akoegninou (1984).

D'après ces auteurs, la physionomie de la forêt est marquée par la prédominance des espèces : Dialium guineense, Drypetes floribunda, Diospyros mespiliformis, Memecylon afzelii, Celtis brownii, Mumusops andongensis, Ceiba pentandra Afzelia africana... Les principales formes de dégradation de la végétation sont les suivantes :

Les cultures pratiquées sont souvent le maïs (Zea maize), le Gombo (Hibiscus esculentus), les légumes gluants (Corchorus sp). D'autres légumes (Celosia sp, amarantus sp, solanum macrocarpum)... sont également cultivés. Les adventices qu'on retrouve dans ces champs sont souvent des Poacées et des Cypéracées : Eragrostis tenella, Digitaria horizontalis, Rottboellia exaltata, Mariscus cylindristachyus...

Les plantations forestières ont été mises en place dans le périmètre du projet bois de feu entre

1988 et 1996. Depuis 1996, les plantations se limitent au remplacement ou à l'enrichissement des peuplements exploités. Selon la conception initiale du projet bois de feu, seules les essences à vocation de bois de feu et accessoirement de bois de service devaient être introduites dans la Lama. Au cours de la première campagne en 1988, les espèces utilisées sont : Acacia auriculiformis, Eucalyptus camaldulensis, Leucaena leucocephala.

Les plantations couvrent une superficie totale de 2400 ha environ.Elles sont sujettes à des actions de dégradation sous forme de feux sauvages et de coupes frauduleuses qui concourent à faire reculer les plantations. Parmi les espèces plantées, Acacia auriculiformis, Gmelina arborea, Khaya senegalensis, meurent des feux violents à jeunes âges. D'une manière générale, les infiltrations sont importantes et inquiétantes et doivent faire l'objet d'un contrôle plus rigoureux.

3.6.2. Faune

Sous la pression humaine, la faune sauvage est réduite aujourd'hui aux petits gibiers composés de rongeurs (aulacodes, rats), singes, antilopes, potamochères et écureuils. A cette liste d'espèces animales, il faut ajouter des oiseaux (guêpiers, éperviers, etc.), des reptiles (lézards, pythons, couleuvres etc.), et des insectes (abeilles, fourmis, termites, etc.). (PAP, forêt de la Lama, 2010)

3.7. Milieu humain

3.7.1. Population

Les populations riveraines de la Lama-sud se trouvent regroupées dans les arrondissements de Toffo, Koussi, Houègbo et Sèhouè (Commune de Toffo, département de l'Atlantique). Elles se retrouvent également en partie à la frontière entre la Lama-nord et la Lama-sud dans l'arrondissement de Massi (commune de Zogbodomey, département du Zou) et de Tchito (commune de Lalo, département du Mono).

D'après le recensement de 2002, la population de la commune de Toffo est de 74717 habitants. Les Fons constituent le groupe ethnique le plus représenté dans la commune, suivis des Aïzo. Dans la dépression de la Lama vivent des Hollis, populations migrantes originaires de la région de Pobè - Kétou.

3.7.2. Exploitation forestière

Les bois d'oeuvre exploités par les populations sont issus des coupes de régénération naturelle, de transformation, de conversion, des éclaircies et éclaircies futaies. Ce sont des rémanents (produits restant après l'exploitation des grumes de sciage) façonnés en produits de un et deux mètres de longueur et de diamètre variable. Ces produits sont vendus aux menuisiers locaux et

aux industriels du bois. Environ 40% du volume total des coupes sont confiés par l'ONAB

Le bois de service est issu soit, des produits d'éclaircie ou de dé-jumelage dans les plantations, soit des coupes réalisées dans les plantations à vocation de production de bois de chauffe ou de service. Toujours dans le cadre de la gestion participative, les produits de 1^èreet

2^èmeéclaircies sont systématiquement concédés à la population. A cela, il faut ajouter la

La production et la commercialisation de bois-énergie représentent des activités importantes dans la région. La région de Toffo contribue dans une large mesure à l'approvisionnement de Cotonou en bois de feu, à partir du défrichement des jachères et des massifs de forêts naturelles. Le bois de chauffe est également produit dans la forêt classée de la Lama et de Toffo, à partir des produits d'éclaircie, et dans les plantations réalisées par le Projet Bois de Feu.

3.7.3. Exploitation non contrôlée

Les coupes frauduleuses et la chasse traditionnelle pratiquées par les populations riveraines constituent des entorses à la législation en vigueur. Ces activités illicites constituent des facteurs de dégradation des ressources forestières. Les autres usages rencontrés concernent la récolte de produits forestiers non ligneux. En effet, certaines espèces autochtones comme Vitex doniana, Blighia sapida, Ficus asperifolia, Annona senegalensis, etc. produisent de fruits, légumes, écorces et entretiennent des abeilles (miel).

4. MATERIELS ET METHODES

4.1. Evaluation de l'effet des caractéristiques du bois sur le rendement en charbon de bois

Pour atteindre le premier objectif la collecte des données a consisté au choix des essences, aux

mesures des diamètres, aux mesures d'humidité et à l'installation du dispositif expérimental.

Le choix des espèces s'est fait en fonction de leur utilisation pour la carbonisation, leur vitesse de croissance (rapide), leur disponibilité sur les parcelles de plantation du Projet Bois de Feu 2 (PBF2). et leur introduction dans le plan d'aménagement de la forêt classée de la Lama. Les espèces choisies sont donc Tectona grandis et Senna siamea.

Pour la réalisation des essais, nous avons constitué des stères. Ces stères ont été obtenus directement par coupe et par tri de stères déjà confectionnés présents sur le site Ensuite, il s'en est suivi un débardage vers le chantier de carbonisation (Photo 1,2).

A l'aide d'un compas forestier. Un tri supplémentaire a été réalisé pour obtenir des stères dont les rondins ont des classes de diamètres plus ou moins homogènes. Dans le but d'évaluer l'influence du diamètre sur le rendement, nous avons retenu et nous avons mis en place des stères de bois de petits diamètres (5-15cm), de diamètre moyen (15-25cm) et de gros diamètre (35-45cm) (Photo 3,4).

Les modalités retenues pour ce facteur sont fonction des résultats obtenus par Gbozo (2010). En effet, cet auteur a montré que les bois utilisés par les charbonniers ont un taux d'humidité compris entre 7 et

48%. Pour ce faire, les modalités fixes choisies pour cette expérimentation sont les suivantes :

Bois déjà coupé à 15 (#177;2) % d'humidité

Bois déjà coupé à 30 (#177;2) % d'humidité

Bois déjà coupé à 45 (#177;2) % d'humidité

Pour évaluer l'effet du séchage sur la carbonisation, les mesures d'humidité ont été prises sur

Ces niveaux d'humidité ont été relevés avec un humidimètre de marque Testo 606-01. Pour déterminer le taux d'humidité, une entaille a été réalisée avec un couteau pour ôter l'écorce (son humidité ne correspondant pas à celle du bois qui deviendra du charbon). Ensuite, les 2

électrodes de l'appareil sont placées perpendiculairement aux fibres. La lecture de l'humidité correspondante est alors faite sur l'écran de l'appareil et reporter dans un calepin (Photo 5,6). L'humidité correspondant au stère est donnée par la moyenne des humidités de 9 bois choisis du centre à la périphérie comme l'indique la figure 9.

Il faut aussi noter que quelques difficultés dans les lectures ont été notées puisque le stère étant déjà confectionné, les mesures ont été réalisées aux extrémités entrainant quelques effets

L'installation des meules a été réalisée sur des parcelles autorisées et choisies en fonction de la proximité de points d'eau, de circuits naturels des cours d'eau pour permettre le refroidissement des meules et des charbons obtenus après carbonisation. Le type de meule choisi de commun accord avec les charbonniers a été la meule traditionnelle horizontale puisqu'il sagit de leur technique de carbonisation la plus utilisée (l'objectif etant d'optimiser une technique adaptée aux moyens des producteurs locaux).

La combinaison des 3 niveaux de facteurs (essence, humidité, diamètre) pour les essais fixes a donné un total de 2×3×3=18 objets. Celle réalisée pour le séchage 2×3×3=18 objets soit un total de 36 objets les 2 essais. Chaque objet a été répété 2 fois, d'où la nécessité 72 foyers expérimentaux.

Le volume de la charge de bois étant d'un stère la collecte des données a consisté à :

o l'évaluation en nombres de jours de la durée de carbonisation dès la date de mise en place à celle de défournement (Photos 11, 12,13)

Mba = masse de bois anhydre enfournée (Mba = Mbh * H%) Ces données ont été ensuite regroupées dans le tableau 5 (Annexes)

Pour évaluer l'effet des caractéristiques du bois sur le rendement en charbon de bois des essences, une analyse de variance (ANOVA) à 3 critères de classification ayant comme variables de réponse la durée de la carbonisation, la masse total du charbon obtenu, la masse des incuits(fumerons) restants, le rendement massique du charbon a été effectuée. Les tests de comparaison de moyennes de Tukey et de Newman et Keuls ont été utilisés pour déceler d'éventuelles différences entre les niveaux d'un facteur et procéder à des regroupements.

4.2. Détermination des conditions de rendement optimal et proposition

d'une méthode d'optimisation des rendements

L'atteinte des 2 derniers objectifs s'est faite sur la base du protocole expérimental d'optimisation de LECLERC (2002) en se servant des données obtenues au niveau du premier objectif et des résultats obtenus pour les carbonisations après séchage naturel à l'air libre de 1,

La méthode de régression pour l'étude des surfaces de réponse ainsi que le calcul des optima fait par dérivée de la fonction de régression et détermination des modalités correspondant aux optimums trouvés ont été les méthodes d'analyse adoptées.

5. RESULTATS

5.1. Effet des caractéristiques du bois sur la carbonisation

L'analyse du dispositif expérimental relatif à chacune des deux espèces (tableau 5) révèle qu'il n'y a pas d'interaction entre le diamètre et de l'humidité sur le processus de carbonisation. Pour ce faire, l'analyse a été faite pour chaque facteur.

	Humidité	Diamètre	H*D	Humidité	Diamètre	H*D
dl	2	2	4	2	2	4
F	31	43	1	27	3	3
p	0,00	0,00	0,456	0,00	0,1	0,079
dl	2	2	4	2	2	4
F	16,74	0,289	2,176	15,96	0,322	0,567
p	0,001	0,756	0,153	0,001	0,733	0,693
dl	2	2	4	2	2	4
F	11,71	81,04	1,734	3,746	16,5	0,979
p	0,003	0	0,226	0,066	0,001	0,465
dl	2	2	4	2	2	4
F	10,505	6,167	1,625	27,974	7,993	0,102
p	0,004	0,021	0,25	0	0,01	0,979
dl	2	2	4	2	2	4
F	15,333	8,561	1,606	32,646	13,17	0,381
p	0,001	0,008	0,254	0	0,002	0,817

5.1.1. Effet de l'humidité

Le tableau 6 présente les valeurs moyennes et le résultat du test d'analyse de variance des durées de carbonisation pour les 3 niveaux d'humidités fixes et pour les 2 espèces choisis dans la présente étude.

Tableau 6: Valeurs moyennes et écarts-types de la durée de carbonisation (jours) pour le facteur humidité

Les lettres minuscules représentent les comparaisons au sein de la même espèce ;Les lettres majuscules entre espèces. Pour une même lettre les valeurs ne sont pas statistiquement différentes au seuil de 5% pour le test Tukey.

De l'analyse de ce tableau, on retient que la durée de carbonisation augmente avec l'humidité du bois pour les deux espèces. Le résultat de comparaison montre qu'il y a des différences de durée de carbonisation entre les modalités d'humidité et entre les deux espèces (p<0,05). Cette différence est notée entre tous les niveaux d'humidité pour le Senna et c'est la durée du niveau d'humidité 45% qui diffère des autres pour le Teck. La comparaison de la durée de carbonisation entre les deux espèces révèle qu'il existe une différence (p<0,05) quelle que soit le niveau d'humidité considéré. Celle-ci se remarque par des durées de carbonisation plus élevées pour le Senna que pour le teck.

Ces résultats témoignent de l'influence de l'humidité sur la durée de carbonisation des deux espèces (Senna et teck).

Les valeurs moyennes et le résultat de comparaison des masses de charbon obtenu pour les 3 niveaux d'humidités fixes et pour les 2 espèces choisis dans cette étude sont présentés dans le tableau 7.

Tableau 7: Valeurs moyennes et écarts-types de la masse (kg) de charbon obtenu pour le facteur humidité

Les lettres minuscules représentent les comparaisons au sein de la même espèce ; Les lettres majuscules entre espèces. Pour une même lettre les valeurs ne sont pas statistiquement différentes au seuil de 5% pour le test Tukey.

La masse de charbon est plus élevé à 30% d'humidité pour les deux espèces et que les différences constatées sont significatives (p<0,05). La comparaison entre espèces montre une différence entre tous les niveaux d'humidité (p<0,05) avec des masses de charbon plus élevés pour le Teck. L'humidité influe donc sur la masse de charbon obtenu.

Le tableau 8 donne les valeurs moyennes des masses des fumerons pour les 3 niveaux

Tableau 8: Valeurs moyennes et écarts-types des masses (kg) des fumerons pour le facteur humidité

Les lettres minuscules représentent les comparaisons au sein de la même espèce ; Les lettres majuscules entre espèces. Pour une même lettre les valeurs ne sont pas statistiquement différentes au seuil de 5% pour le test Tukey.

La masse des fumerons augmente avec l'humidité. Mais, on remarque qu'il n'y a pas de différence entre les niveaux d'humidité pour le Teck (p>0,05). Par contre, on note l'existence de différences pour le Senna (p<0,05). La masse des fumerons à 15% d'humidité est différente de ceux à 30 et 45%. Aucune différence n'est constatée entre les espèces (p>0,05) quelle que soit le niveau d'humidité.

L'humidité n'a donc aucune influence sur la masse des fumerons du moins pour le teck.

Les valeurs moyennes et le résultat de comparaison du rendement anhydre pour les 3 niveaux

Tableau 9: Valeurs moyennes et écarts-types du rendement anhydre (%) pour le facteur

Les lettres minuscules représentent les comparaisons au sein de la même espèce ; Les lettres majuscules entre espèces. Pour une même lettre les valeurs ne sont pas statistiquement différentes au seuil de 5% pour le test Tukey.

Pour les deux espèces, le rendement obtenu à 30% d'humidité.est différent des deux autres. Par ailleurs, on note également une différence de rendement anhydre entre les deux espèces pour chaque niveau d'humidité (p<0,05). En moyenne le rendement anhydre du Teck est supérieur à celui du Senna.

Il y a donc une influence de l'humidité sur le rendement anhydre au niveau du Teck et du

Le tableau 10 présente les valeurs moyennes et le résultat de comparaison du rendement brut

Tableau 10: Valeurs moyennes et écarts-types du rendement brut(%) pour le facteur humidité

Les lettres minuscules représentent les comparaisons au sein de la même espèce ; Les lettres majuscules entre espèces. Pour une même lettre les valeurs ne sont pas statistiquement différentes au seuil de 5% pour le test Tukey.

Le rendement obtenu au niveau d'humidité de 30% pour les deux espèces est supérieur aux rendements des deux autres niveaux d'humidités considérées dans la présente étude (p<0,05). La comparaison des rendements obtenus au niveau des deux espèces pour chaque niveau d'humidité révèle des différences pour tous les niveaux d'humidité du Teck. Par contre, pour le Senna seul le rendement obtenu à 45% est différent des deux autres. Le rendement brut du Teck est supérieur à celui du Senna.

5.1.2. Effet du diamètre

Dans le tableau 11, sont mentionnés les valeurs moyennes et le résultat de comparaison des durées de carbonisation pour les 3 diamètres et les 2 espèces choisis dans cette étude.

Tableau 11: Valeurs moyennes et écarts-types de la durée de carbonisation pour le facteur diamètre

Les lettres minuscules représentent les comparaisons au sein de la même espèce ; Les lettres majuscules entre espèces. Pour une même lettre les valeurs ne sont pas statistiquement différentes au seuil de 5% pour le test Tukey.

La durée de carbonisation augmente avec le diamètre. La comparaison des niveaux de diamètre montre qu'il y a des différences dans les durées de carbonisation pour le Senna (p<0,05). La durée de la carbonisation des bois de 10 cm de diamètre est différente de celles des bois de 20 et 40cm. Par contre, pour le Teck il n'y a pas de différences (p>0,05). La comparaison deux espèces pour chaque modalité de diamètre montre également des différences (p<0,05) quelque soit le niveau de diamètre.

Il y a donc une influence du diamètre du bois utilisé sur la durée de la carbonisation pour le

Le tableau 12 donne les valeurs moyennes et le résultat de comparaison de la masse de charbon obtenu pour les 3 niveaux de diamètre et les 2 espèces choisis dans cette étude.

Tableau 12: Valeurs moyennes et écarts-types des masses (kg) du poids de charbon obtenu pour le facteur diamètre

Les lettres minuscules représentent les comparaisons au sein de la même espèce ; Les lettres majuscules entre

espèces. Pour une même lettre les valeurs ne sont pas statistiquement différentes au seuil de 5% pour le test

La masse de charbon obtenu pour les bois de 20 cm de diamètre est supérieur à ceux de 10 et

40 cm pour les deux espèces. Mais, la comparaison des niveaux de diamètres montre qu'il n'y a pas de différences entre les masses de charbon obtenus pour les deux espèces, quelque soit le diamètre choisis (p>0,05). Par contre, il y a des différences entre les deux espèces à tous les niveaux de diamètre (p<0,05).

Le diamètre n'a donc pas d'influence sur la masse de charbon obtenu des deux espèces.

Les valeurs moyennes et le résultat de comparaison des masses de fumerons pour les 3 diamètres et les 2 espèces choisis dans la présente étude sont donnés par le tableau 13.

Tableau 13: Valeurs moyennes et écarts-types des masses (kg) du poids des fumerons pour le facteur diamètre

Les lettres minuscules représentent les comparaisons au sein de la même espèce ; Les lettres majuscules entre espèces. Pour une même lettre les valeurs ne sont pas statistiquement différentes au seuil de 5% pour le test Tukey.

la masse des fumerons augmente avec le diamètre pour le Senna et le Teck. La comparaison des niveaux de diamètre montre qu'il y a des différences entre les masses de fumerons obtenus pour les deux espèces (p<0,05). Pour le Teck la masse des fumerons obtenus pour des bois de 10 cm de diamètre est différent de ceux des bois de 20 et 40 cm. Pour le Senna, les masses de fumerons sont différents pour tous les diamètres de bois. Entre les 2 espèces il n'existe par contre pas de différences (p>0,05).

Les valeurs moyennes et le résultat de comparaison du rendement anhydre pour les 3 diamètres et les 2 espèces choisis dans cette étude sont présentés dans le tableau 14

Tableau 14: Valeurs moyennes et écarts-types du rendement anhydre(%) pour le facteur diamètre

Les lettres minuscules représentent les comparaisons au sein de la même espèce ; Les lettres majuscules entre espèces. Pour une même lettre les valeurs ne sont pas statistiquement différentes au seuil de 5% pour le test Tukey.

Pour les deux espèces, le rendement anhydre diminue avec le diamètre. La comparaison des rendements obtenus pour les trois niveaux de diamètre est significative pour les deux espèces (p<0,05). Pour le Senna les bois de 20 cm de diamètre ont un rendement anhydre différent de ceux de 10 et 40cm. Pour le Teck, ce sont ceux de 10cm, qui ont un rendement anhydre différent des deux autres. Entre les deux espèces il y a des différences à tous les niveaux de diamètre (p>0,05). En moyenne le rendement anhydre du Teck est supérieur à celui du Senna. Il y a donc une influence de l'humidité sur le rendement anhydre au niveau du Teck et du Senna.

Le tableau 15 donne les valeurs moyennes et le résultat de comparaison du rendement brut pour les 3 diamètres et les 2 espèces choisis dans cette étude.

Tableau 15: Valeurs moyennes et écarts-types du rendement brut pour le facteur diamètre

Les lettres minuscules représentent les comparaisons au sein de la même espèce ; Les lettres majuscules entre espèces. Pour une même lettre les valeurs ne sont pas statistiquement différentes au seuil de 5% pour le test Tukey.

L'analyse de ce tableau montre que le rendement brut diminue avec le diamètre pour les deux espèces. La comparaison des rendements obtenus au niveau des deux espèces pour chaque niveau de diamètre révèle des différences (p<0,05). Les bois de Teck de 10cm de diamètre donnent un rendement différent de ceux de 20 et 40cm. Pour le Senna les bois de 20cm de diamètre donnent des rendements différents des ceux de 10 et 40cm. Entre les deux espèces il existe des différences (p<0,05) à tous les niveaux de diamètres.

5.2. Détermination des conditions optimales de rendement

Les analyses de variance réalisées précédemment (tableau 5) ont permis de constater que l'interaction des deux facteurs (diamètre et humidité) n'est pas significative pour les rendements massiques anhydre et brut (p>0,05). L'effet d'un facteur ne dépend donc pas de la modalité de l'autre facteur. Pour ce faire, les optimums sont déterminés par espèce et par facteur (humidité, diamètre).

5.2.1. Conditions optimales pour le Senna seamea

L'étude des surfaces de réponse par la méthode de régression (figure 10) permet d'obtenir 2

Lorsqu'on annule les dérivées premières de ces deux fonctions, on obtient respectivement 27 et 28% d'humidité. Ces deux valeurs correspondent aux valeurs d'humidité donnant les

L'étude des surfaces de réponse par la méthode de régression (figure 11) permet d'obtenir les

L'optimisation par dérivée nous donne donc respectivement 39 et 46 cm de diamètre

5.2.2 Conditions optimales pour Tectona grandis

L'étude des surfaces de réponse par la méthode de régression (figure 12) permet d'obtenir 2 équations de rendement

L'optimisation par dérivée des fonctions de rendement nous donne 28 et 32% d'humidité.

L'étude des surfaces de réponse par la méthode de régression (figure 13) permet d'obtenir les

Par dérivée, on obtient respectivement 28 et 30 cm qui sont les diamètres correspondants aux rendements maximums.

5.3. Evaluation de l'effet de la durée de séchage du bois sur le rendement

L'humidité étant un facteur important en matière de carbonisation, une évaluation de l'effet de séchage du bois à l'air libre sur le rendement a été faite afin d'apprécier l'effet des pratiques endogènes sur le rendement. Ainsi, les données recueillies au bout de 4 semaines pour le Senna siamea ont permis d'obtenir les résultats présentés dans le tableau 16.

On retient que l'humidité du Senna seamea diminue en fonction de la durée de séchage. Le résultat obtenu de l'analyse de variance (Tableau 17) révèle qu'il y a des différences entre les humidités obtenues à différentes durée de séchage des stères. Il en est de même pour les rendements anhydre et brut obtenus (p<0,05). La durée de séchage a donc une influence sur l'humidité, les rendements anhydre et brut.

Tableau 16: Valeurs moyennes et écarts-types (entre parenthèses) de l'humidité, du

Tableau 17: Résultats de l'analyse de variance pour le Séchage du Senna seamea

Les figures 14 et 15 montrent l'évolution des rendements en fonction de la durée de séchage. L'allure de ces figures confirme les constats faits plus haut. De l'examen des figures on constate que le rendement augmente en fonction de la durée de séchage. Mais l'augmentation tend à se stagnée entre 2 et 4 semaines.

Figure 14: Evolution du rendement anhydre du Senna en fonction de la durée de séchage

Figure 15: Evolution du rendement brut du Senna en fonction de la durée de séchage

5.4 Détermination du temps de séchage optimum :

Les variations d'humidité des bois de Senna seamea en fonction du temps de séchage sont présentées dans la figure 16. Le taux d'humidité du Senna diminue progressivement de 40 à environ 15% au bout de 4 semaines dans notre zone d'étude. Les résultats de séchage du teck n'ayant pu êtres obtenus durant la phase de terrain, l'on pourrait estimer les variations d'humidité du Teck en fonction du temps en se basant sur la table de séchage du Teck (Tableau 2) ; les expériences étant réalisées dans le même milieu.

En observant de près les rendements obtenus pendant le séchage (figures 14,15). On constate une évolution rapide des rendements anhydre et brut entre la première et la deuxième semaine après séchage, mais qu'ils tendent à se stabiliser à la quatrième semaine.

Déterminer un temps de séchage donnant un rendement maximum revient donc à résoudre le système d'équations formé par l'équation de variation de l'humidité en fonction des semaines (1) et celles des rendements anhydres (2) et bruts (3) en fonction de la durée de séchage.

La résolution du système donne un temps de séchage optimum d'environ 2 semaines.

6. DISCUSSION

6.1. Caractéristiques du bois et carbonisation

6.1.1. Humidité

L'humidité est un facteur très important dans la carbonisation. Considérée comme la «bête noire» de la combustion du bois, elle a une influence négative sur la durée de carbonisation et le rendement (CTFT, 1985). L'étude réalisée a pu montrer que, dans le cas général des 2 espèces, que la durée de carbonisation augmente avec le degré d'humidité. Elle varie de 2 à 3 jours pour le Teck, puis de 3 à 4 jours pour le Senna. En effet, La durée de carbonisation dépend principalement de l'humidité de la matière première introduite à l'intérieur du carbonisateur. Si la matière première est un peu humide, humidité due à la rosée matinale, par exemple, la carbonisation va prendre plus de temps (PERACOD, 2005). La forêt de la Lama ayant une humidité relative de l'air proche de 100% (PAP-Lama ,2010) et l'eau contenue dans le bois devant être éliminée sous forme de vapeur avant que la carbonisation ait lieu (FAO,

1987), il s'en suit une augmentation de la durée de la première étape de la carbonisation qu'est le séchage du bois à 100°C (ou au moins jusqu'à l'état anhydre). Une étude réalisée par le PERACOD (2010) sur la meule traditionnelle, a donné des moyennes de 2 et 3 jours de durée de carbonisation respectivement pour des humidités de 30 et 50% dans la foret communautaire de Sambandé au Sénégal. Ceci montre que les résultats sur la durée sont similaires à ceux de cet auteur. Des résultats similaires sont obtenus par CTFT (1985), FAO (1987) et Gbozo (2010) (3 jours pour les bois secs, 4 jours pour les bois humides).

L'amélioration des techniques de carbonisation s'est toujours basée sur la température de carbonisation et le pourcentage de carbone obtenu pour le charbon. Comme publié par la FAO (1987) « ce qui compte en définitive, c'est la masse de charbon de bois marchand produite par unité de masse de matière ligneuse ». Quand on sait que les techniques améliorées de carbonisation ont été développées pour augmenter le rendement des meules ; qu'il s'agisse des meules casamançaises, des fours en briques ou béton, des fours métalliques, ces techniques permettent toutes de mieux contrôler les flux d'air entrant dans le processus de carbonisation qui se déroule dans une enceinte presque hermétique (CARAMODEC, 2008). Etant donné que la technique utilisée (meule traditionnelle) est identique pour les deux espèces, les différences observées entre le Teck et le Senna (p<0,05) ne peuvent s'expliquer

que par la densité. Un bois de densité élevé a donc une durée de carbonisation supérieure à un bois de faible densité. Ce résultat diffère des résultats obtenus par Gbozo (2010) pour qui la durée de carbonisation ne dépend pas de la densité.

Une température de 450° à 500°C donne le meilleur compromis entre la friabilité et la recherche d'une teneur élevée en carbone pur (FAO, 1987). Les nombreuses variables qui interviennent dans la carbonisation rendent difficile la définition d'une marche à suivre optimale. On doit donc essayer d'atteindre une température finale d'environ 500° C dans toute la charge. Ce qui est difficile dans une charbonnière en meule du fait que la circulation de l'air et son effet de refroidissement sont irréguliers, et qu'il apparaît des points froids, donnant lieu à des "fumerons", morceaux de boit insuffisamment carbonisés. Lorsqu'on cherche à atteindre une température finale de 500° C dans toute la masse d'une charbonnière où la circulation de l'air est faible et irrégulière, il en résulte généralement qu'une partie du charbon est réduite en cendres, tandis que d'autres parties de la charge sont seulement partiellement carbonisées (FAO, 1987). La combustion du bois dans la meule traditionnelle n'étant pas uniforme, pour de faibles niveaux d'humidités la transformation du bois en charbon produira beaucoup plus de cendres qu'a des humidités élevées pour lesquelles les quantités de fumerons seront plus élevées (FAO, 1987). En effet, la perte de matières volatiles est d'autant plus importante que la température de réaction est élevée, ce qui favorise l'augmentation du taux de carbone fixe et une baisse du rendement (Ndour, 1986). Pour des bois de faibles humidités, la température de carbonisation passant plus vite à la deuxième phase (distillation) de la carbonisation (270 à

600°C), il se produit alors une plus grande transformation du bois en cendres, comparativement à un niveau d'humidité plus élevé ou c'est la mauvaise combustion du bois qui conduit a la production de plus de fumerons. Ceci permet donc d'expliquer l'évolution croissante de la masse des fumerons des 2 espèces avec l'humidité et les valeurs élevées de la masse de charbon obtenus pour les humidités de 30% au niveau des 2 espèces. Le rendement anhydre n'étant que le rapport de la masse de charbon par rapport à sa masse anhydre, et le rendement brut celui par rapport à sa masse brut ; les valeurs plus élevées de rendement obtenues à 30% d'humidité sont donc en corrélation avec la masse de charbon obtenu. Ces résultats sont donc conformes à ceux obtenus par Gbozo (2010).

Par ailleurs, les rendements anhydres obtenus pour le Senna et le Teck qui sont respectivement de 16,2% et 37,2% sont supérieurs a ceux rapportés par le CTFT (1985), Ndour (1986), Mama et Ogouvide (2005), Gbozo (2010), qui estimaient le rendement moyen de la meule traditionnelle à 10-15%. En effet, le rendement d'une carbonisation dépend

également de la qualification de l'opérateur et de l'appareillage utilisé (Ndour, 1985). La dextérité du charbonnier et le suivi rigoureux des meules (surtout pour le choix du jour de défournement) favorisent donc de meilleurs rendements.

Un bois plus dense, fournit généralement un charbon plus dense, moins friable. La densité est donc en corrélation positive avec la masse de charbon obtenu. Mais lors de la confection d'une meule, un sol sableux ou limoneux, ayant un faible retrait au séchage, est préférable; les argiles très plastiques, ayant une tendance marquée à se rétracter et fendre au séchage et à la chaleur, doivent être évitées. Un bois à teneur élevée en lignine donne un rendement plus élevé, c'est pourquoi on préfère pour la production de charbon de bois un bois mûr et sain. Un bois lourd, d'autre part, donnera généralement un charbon dense et dur, qualités recherchées. Cependant, les bois très denses produisent parfois un charbon friable, parce qu'ils tendent à se dissocier lors de la carbonisation (FAO, 1987). La forêt classée de la Lama comportant surtout des vertisols hydromorphes, formés sur les argilo-calcaires et argiles éocènes, , ces deux exceptions sus-citées expliquent donc les différences obtenues entre les 2 espèces. Le Teck de densité inférieur au Senna a donné des masses de charbon et rendements supérieurs. Ce qui est contraire aux résultats de Gbozo (2010)qui rangent le Teck en dernière position de rendement après Prosopis africana, Anogeissus leiocarpa, par ordre décroissant de densité.

6.1.2. Diamètre

L'étude réalisée a pu montrer que la durée de carbonisation augmente avec le diamètre. Les moyennes obtenues sont de 2 jours pour le Teck et 3 pour le Senna. En effet, la vitesse de carbonisation est en relation étroite avec la taille des bois. Les gros morceaux carbonisent lentement du fait que la transmission de chaleur à l'intérieur du bois est relativement lente ; la section transversale du bois ayant une influence plus prépondérante que la longueur dans le sens du fil de bois (FAO ; 1985). La masse croissante et significative de fumerons obtenus pour les 2 espèces vient donc confirmer cette règle.

Les moyennes obtenues dans cette étude sont de 22,89 kg pour le Teck et 24,06 kg pour le Senna. Pour des diamètres de plus en plus grands, la durée de carbonisation augmente ainsi que la masse des fumerons.

Le bois est formé de trois constituants principaux: cellulose, lignine et eau. La cellulose et la lignine, plus certaines autres substances, sont fortement liées entre elles pour constituer la

matière que nous appelons bois (FAO, 1987). Contrairement à l'humidité, le diamètre n'influe pas sur la masse de charbon obtenu. En effet, les rendements en charbon varient selon l'habileté de l'opérateur, la siccité du bois, et l'étanchéité à l'air de la meule (FAO, 1987). Dans le processus de carbonisation du bois, toute l'écorce est transformée en cendres et c'est le cambium qui est transformé en charbon de bois. (CTFT, 1985). La cellulose contenue dans le bois donne au cours de la carbonisation du charbon, du goudron, de l'eau et des gaz. Outre la teneur en eau le flux de gaz la pyrolyse (combustion partielle du bois) modifie le rendement en charbon. Une baisse de ce flux favorise les réactions secondaires solide-gaz et donc augmente le rendement de la carbonisation (Préau, 2007). Le volume des bois enfourné étant

de 1 m³(1 stère) et égal pour chaque niveau de diamètre, le volume de vides entre les bois

reste quand même différent. Pour les bois de petits diamètres la proportion de vides, donc d'air est inférieure à celle de bois de gros diamètres. Les réactions solide-gaz sont donc plus élevées pour des bois de gros diamètre entrainant donc des pertes de masse au niveau du charbon. La durée de carbonisation et fumerons étant aussi affectés par le diamètre, l'absence de différences obtenues au cours de cette étude entre les deux espèces est alors justifiée. Plus un bois est gros et plus il permettra de plus grandes pertes de masse et de plus grandes quantités de fumerons.

Des résultats obtenus, l'on a pu constater que les rendements anhydre et brut décroissent en fonction du diamètre. Le rendement anhydre étant un rapport par rapport à la masse de bois anhydre, cette évolution s'explique par la masse croissante de fumerons obtenus. Quant au rendement brut, les masses de charbon obtenues n'ayant pas de différences, il n'en est pas de même pour les charges initiales brutes qui sont croissantes avec le diamètre. Les rendements anhydre et brut diminuent donc avec des diamètres de bois plus élevés.

Les résultats obtenus ayant permis d'avoir pour le Senna un rendement maximum avec une humidité de 27,5% et un diamètre de 42,5 cm et pour le Teck 30% et 29cm respectivement pour l'humidité et le diamètre. Ceci confirme les résultats obtenus du CTB (1985) qui proposait une humidité de 20 à 25% sur bois brut avant carbonisation et apporte de nouvelles connaissances en matière de diamètre.

- L'humidité sur la durée de carbonisation, la masse de charbon obtenu, les rendements massiques anhydre et brut

- Le diamètre sur la durée de carbonisation, la masse des fumerons, les rendements massiques anhydre et brut.

6.2. Effet du Séchage sur la carbonisation

Le séchage est une activité élémentaire de la carbonisation. L'eau est différemment localisée à l'intérieur du bois. On trouve en effet de l'eau dans les vides cellulaires (eau libre), de l'eau de saturation située dans les membranes cellulaires (eau de saturation) et de l'eau qui entre dans la constitution intime des molécules du bois (eau de constitution). Au cours de cette opération, c'est l'eau libre qui est séparée du bois (FAO, 1987). Les vents desséchants et l'hygrométrie de l'air accélère le processus de séchage des bois coupés ce qui en matière de carbonisation est un avantage considérable. En effet, cela raccourcit la durée de stockage des bois avant carbonisation mais surtout ça permet d'augmenter les rendements car en début du cycle de carbonisation les pertes d'énergie sont moindres lors de la phase de déshydratation. Dans le cas des fours, les charbonniers qui ne peuvent attendre de longues durées de séchage après collecte du bois , parce que pressés de rentabiliser utilisent du bois fraîchement coupé pour faire au plus vite leur charbon et le vendre. Un grand savoir-faire est alors nécessaire pour obtenir malgré cela des rendements acceptables.

Plus le bois sera humide et plus l'énergie nécessaire à l'évaporation sera importante et plus le taux de matière carbonisable sera faible. Or, dans les procédés dits à combustion partielle, cette énergie provient de la combustion d'une partie de la charge de bois introduite dans la meule. Le rendement sera donc diminué d'autant (Ducenne, 2001). L'humidité étant donc un facteur limitant du bois avant carbonisation, il convient donc de la réduire à un maximum acceptable (15% pour la FAO ,1987; 20 à 25% pour le CTFT, 1985).

Le séchage de 4 semaines réalisé au cours de cette étude pour le Senna siamea a montré que l'humidité ne suit pas une relation linéaire en fonction du séchage (figure 16) et qu'il faut environ 4 semaines sur bois brut pour passer de 35% en moyenne à 20% environ. Pour

Sallenave (1959) « un bois sec à l'air contient en moyenne 18 à 20% d'eau sous climat équatorial et 10 à 12% sous climat guinéen. ». Au Sénégal, caractérisé par 6 mois de saison sèche et 6 mois de saison pluvieuse avec des températures oscillant entre 23,2 et 27°C, des expérimentations sur le séchage du Khaya senegalensis et du Chlorophora regia ont permis de passer respectivement pour les 2 espèces de 61 à 10% d'humidité d'Octobre à Février ; 87 à 10% d'humidité de Décembre à Février. Ces résultats donnent des moyennes respectives de

10 et 25% de perte d'eau par mois. Nos résultats sont donc conformes à ceux obtenus, la forêt

6.3. Une méthode pour le milieu paysan

Le bois fraîchement coupé ou "vert" contient de l'eau sous forme liquide, ce qui donne une teneur en humidité totale de 40 à 100%, exprimée en pourcentage du poids de bois anhydre (FAO, 1987). Le dispositif expérimental de cette étude ayant comporté des bois de 45% d'humidité, ceux-ci peuvent donc être considérés comme verts. En pratique, les charbonniers n'observent pas de temps de séchage particulier.

Les résultats obtenus du séchage montrent qu'en 4 semaines le rendement augmente de 4% à

6% de 1 à 2 semaines et 2% de 2 à 4 semaines quelque soit le niveau de diamètre choisi. Comme démontré plus haut pour de très faibles humidités le rendement baisse le taux de cendres étant de plus en plus élevé. Ce qui explique les faibles variations de rendement obtenues entre 2 et 4 semaines de séchage.

De plus, une forte humidité du bois augmente la durée de carbonisation. Il s'en suit alors une hausse des coûts de surveillance des meules qui diffère selon les catégories de producteurs (petit, moyen et gros) énoncées par Gbozo (2010).

Les valeurs d'humidité de 27 et 28% donnant les rendements maximum équivalent à un

rendement brut d'environ 10% pour le Senna et une durée de carbonisation de 3 jours.

Par ailleurs, un producteur X récolte du bois vert de Senna siamea à environ 45% d'humidité. Il obtiendra pour sa meule et pour une carbonisation d'un stère environ 37 kg de charbon et un rendement brut de 6% pour avoir surveillé sa meule pendant 4 jours. Il lui serait donc plus judicieux de laisser sécher les bois pendant au moins 2 semaines avant de démarrer une carbonisation pour gagner 1 jour de repos, 24 kg de charbon (4% de rendement) et obtenir

moins de fumerons sans craindre d'attendre trop longtemps pour démarrer ses activités. En outre, l'humidité des bois formant les stères étant assez variables, le séchage à l'air libre serait d'autant plus efficace si un espace vide est laissé sous les piles de bois pour permettre une meilleure aération (Sallenave, 1959).

CONCLUSION ET SUGGESTIONS

La production de charbon de bois est une activité importante des populations riveraines des zones forestières en ce qu'elle représente une source directe de revenu, associée au commerce de fagots de bois. Comme l'a dit l'un des paysans « c'est pour manger ! ». « Manger » dans le sens de subvenir a leurs besoins et parfois quelque soit ce que coûtent les sanctions. Un problème réel se pose alors : pression anthropique et production, raison de cette étude réalisée dans la forêt de la LAMA au Sud-Benin afin d'optimiser les rendements en production de charbon de bois.

L'objectif de ce mémoire qui a été de déterminer les conditions optimales de production de charbon de bois par la meule traditionnelle a consisté à une expérimentation sur l'une des techniques les plus répandues de carbonisation : la meule traditionnelle. Ayant consisté à installer plusieurs essais, les facteurs contrôlés ont été l'humidité, le diamètre et l'espèce du bois. Les résultats obtenus ont permis de juger de l'influence des caractéristiques du bois sur la carbonisation qui se sont avérées positives, et d'obtenir les optima de bons rendements pour les espèces choisies (Senna siamea et Tectona grandis). Les moyennes de rendement obtenues (28,7% pour le Teck et 13,26% pour le Senna sur bois anhydre ; 18,09% pour le Teck et 8,68% pour le Senna sur bois brut) combinées avec des essais de séchage des espèces ont permis d'obtenir une moyenne de 2 semaines de séchage des 2 espèces pour permettre d'obtenir de meilleurs rendements.

Une perspective pour les études à venir serait de réaliser un séchage de ces 2 espèces suivant diverses techniques et une application de ses résultats à la meule casamançaise pour un éventuel gain en rendement de charbon de bois.

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