A preliminary investigation of the fractionation of short-rotation populus hybrids (A study of the effect of breeding within a single species on wood fractionation)

Abstract

Ce mémoire décrit une étude expérimentale qui a été entreprise afin d'évaluer l'effet du croisement à l'intérieur d'une même espèce sur le fractionnement du bois. Le plan expérimental était basé sur deux clones agés de 6 ans provenant de croisements entre deux mâles "Populus maxiwiczzii", et une femelle "Populos deltoïdes" Dans un premier temps, la composition pondérale des échantillons de bois a été déterminée. Les aspects chimiques étudiés comprenaient le contenu en cendres, extractibles, lignine, holocellulose, et alphacellulose. Le niveau de variation entre ces traits chimiques a été estimé. Les résultats ont montré l'existence d'une différence inter clonal significative dans le contenu en extractibles. Dans un deuxième temps, les hybrides ont subi des traitements thermomécaniques afin d'étudier les comportements des essences choisies et de suivre leurs variations morphologiques en cours de traitement. Le fractionnement a été exécuté dans un réacteur batch conçu pour traiter de petites quantités de copeaux de bois (max. 1kg). Les conditions opérationnelles ont été choisies en se basant sur les résultats des études antérieures de fractionnement de peupliers. La température de cuisson variait entre 175°C et 225°C. Le temps de traitement fût entre 2 et 5 min. La sévérité du traitement a été définie par le paramètre log Ro = t exp [(T-100)/14.75], où Test la température en °C et t est le temps de traitement en min. Les résultats des analyses chimiques du bois traité ont été analysés statistiquement afin de détecter des variations entre leurs comportements et de vérifier si ces variations trouvaient des explications dans la génétique. Abstract: breeding within a single genus, on wood fractionation. The experimental plan was based on two 6 year-old full-sib Populus clones from two males and one female tree. Prior to fractionation, the chemical composition of the wood samples was determined. The chemical traits determined included the ash, extractives, holocellulose, lignin and alphacellulose contents. The level of variations in these chemical traits were estimated. The results indicated that while statistically significant intra clonal differences existed for some of the chemical traits, the actual differences were rather small. However, inter clonal differences of distinctly higher magnitudes were found for the extractives contents. Steam fractionation of the biomass feedstock was carried out in a batch reactor. The apparatus was designed to treat small quantities of wood chips. The operational conditions were chosen based on results of previous poplar fractionation studies. The cooking temperature ranged from 175°C to 225°C. The treatment time used was between 2 and 5 minutes. A parameter (log Ro = t exp [(T-100)/14.75]) which combines both the treatment time, t (min), and temperature, T (°C), was used to define the treatment severity. The multiple responses obtained from the chemical analysis of the different severity treatments were analyzed statistically.