Caractérisation physico-chimique des particules issues du chauffage domestique au bois

Dans un monde où la transition énergétique et la réduction de l'empreinte écologique de l'Homme sont des véritables enjeux, le bois énergie doit s'accorder avec les considérations environnementales. Le chauffage domestique au bois est en particulier un secteur dont la part de marché en constante évolution lui impose de s'approcher au plus près de la neutralité écologique. La combustion de bois dans les appareils domestiques de chauffage mérite par conséquent que l'on s'intéresse à ses émissions polluantes. La problématique des émissions de particules fines, posant des risques sanitaires mais aussi environnementaux avérés, a été très médiatisée ces dernières années. La solution mise en place par les gouvernements consiste principalement à aider financièrement les particuliers pour renouveler le parc d'appareils. Or, une utilisation non optimisée d'un appareil performant peut dégrader de manière significative ses émissions polluantes. Ce travail de thèse s'est nourri de cette constatation initiale. Afin d'amender entre autres cette réflexion, de nombreuses campagnes expérimentales ont été menées au travers de caractérisations physico-chimiques complètes et surtout innovantes des fumées et en particulier des particules fines : la Microscopie Electronique à Balayage, la microanalyse X et la détermination du type de carbone constitutif (Carbone Elémentaire et Carbone Organique) ont nécessité d'adapter ou de développer des méthodologies d'analyses novatrices des particules fines issues de la combustion du bois. En premier lieu, la définition des paramètres d'utilisation de l'appareil et leurs niveaux de réponse ont permis de proposer une réduction significative des émissions dont celles de particules fines. Ainsi, dans ce travail de thèse, les impacts des paramètres comme la nature du combustible (essence, écorces, humidité), le mode d'allumage (inversé ou traditionnel) et l'injection d'air secondaire ont été quantifiés. Ces connaissances permettront d'adapter les utilisations des appareils de chauffage domestique au bois aux nouvelles problématiques environnementales. Pour mieux comprendre l'origine des émissions générées quelle que soit la qualité de la combustion (même si les concentrations sont faibles), les mécanismes de formations des particules (aussi différentes soient elles) ont été définis. Dans un second temps, ce travail de thèse s'est intéressé à l'évolution des caractéristiques et du nombre de particules entre la chambre de combustion de l'appareil et le champ proche, permettant d'aller au-delà de l'étude normative classique pour laquelle les émissions sont caractérisées à une distance imposée de la chambre de combustion et qui ne reflète pas l'impact réel. De nouveaux savoirs sur les particules ont ainsi été mis en évidence. L'ensemble de ces nouvelles connaissances, aidant à mieux connaître les particules produites par la combustion de bois dans des appareils indépendants, pourrait permettre dans le futur de créer des systèmes de traitement spécifiques et efficaces.