Travail de fin d'études en gestion des forêts et des espaces naturels : Assessing the re-use potential of demolition wood: from building volume estimation to life cycle impacts and mechanical quality.

Abstract

Today, global wood consumption continues to rise, and several studies estimate that demand could exceed supply in the coming decades. At the same time, the construction sector generates a significant amount of wood waste, which is often incinerated or recycled into particleboard, thereby limiting the lifespan and full utilization of this resource. Reusing solid wood, however, allows for the optimization of its mechanical and physical properties while extending the duration of carbon storage. This study examines the potential for reusing wood from the demolition or dismantling of old buildings. The objectives were to quantify this resource, characterize the tree species used, evaluate the material’s physical and mechanical properties, and analyze the environmental impacts associated with its reuse or recycling. Three old buildings were used as case studies. Destructive sampling was performed on two of them. For the third, only non-destructive sampling was performed. To this end, an inventory of wood volume in a 19th-century building at Gembloux Agro-Bio Tech was conducted. The tree species were then identified, and some samples were dated using dendrochronology. Mechanical and physical tests were also performed on old oak beams from several buildings to measure their modulus of elasticity, modulus of rupture, density, and dimensional stability. Finally, a life cycle analysis compared scenarios for reusing and recycling the wood with equivalent products made from new wood. An inventory of the building under study revealed the presence of approximately 19.78 m³ of wood in the floors and beams, a significant portion of which has potential for reuse according to the scientific literature. Four main tree species were identified through wood anatomical analysis: oak (Quercus robur/petraea), Norway spruce (Picea abies), Scots pine (Pinus sylvestris), and poplar (Populus sp.), indicating a predominant use of European species. Dendrochronological analyses yielded varying results depending on the databases used, suggesting dates ranging from the 17th to the 19th century. Mechanical tests showed that the old beams retained favorable physical and mechanical properties despite their age, particularly regarding the modulus of elasticity and density, although a decrease in the modulus of rupture was observed compared to values reported in the literature. Life cycle analyses showed that reuse and recycling scenarios had lower environmental impacts than those of equivalent new products across all categories studied. The results thus demonstrate that old wood from demolition projects has real potential for reuse. Despite several decades of use, it retains properties compatible with new structural applications while reducing the environmental impacts associated with new materials.

Aujourd’hui, la consommation mondiale de bois ne cesse d’augmenter et plusieurs études estiment que la demande pourrait dépasser l’offre dans les prochaines décennies. En parallèle, le secteur de la construction génère une quantité importante de déchets de bois, souvent incinérés ou recyclés en panneaux de particules, limitant ainsi la valorisation complète de cette ressource. La réutilisation du bois massif permet pourtant d’optimiser ses propriétés mécaniques et physiques tout en prolongeant la durée du stockage du carbone. Ce travail étudie le potentiel de réutilisation du bois issu de la démolition ou du démontage de bâtiments anciens. Les objectifs étaient de quantifier cette ressource, de caractériser les essences utilisées, d’évaluer les propriétés physiques et mécaniques du matériau et d’analyser les impacts environnementaux associés à sa réutilisation ou à son recyclage. Trois bâtiments ont servi d'études de cas. Des prélèvements destructifs ont été effectués sur deux d'entre eux. Pour le troisième, seuls des prélèvements non destructifs ont été effectués. Un inventaire du bois présent dans un ancien bâtiment de Gembloux Agro-Bio Tech a été réalisé. Les essences ont ensuite été identifiées et certains échantillons ont été datés par dendrochronologie. Des essais mécaniques et physiques ont également été effectués sur des poutres anciennes en chêne afin de mesurer leur module d’élasticité, leur module de rupture, leur densité et leur stabilité dimensionnelle. Enfin, une analyse de cycle de vie (ACV) a comparé des scénarios de réutilisation et de recyclage du bois avec des produits équivalents fabriqués à partir de bois neuf. L’inventaire du bâtiment étudié a mis en évidence la présence d’environ 19.78 m³ de bois dans les planchers et les poutres, dont une part importante présente un potentiel de valorisation selon la littérature scientifique. Quatre essences principales ont été identifiées : le chêne (Quercus robur/petraea), l’épicéa (Picea abies), le pin sylvestre (Pinus sylvestris) et le peuplier (Populus sp.), montrant une utilisation majoritaire d’essences européennes. Les analyses dendrochronologiques ont fourni des résultats variables selon les bases de données utilisées, suggérant des datations comprises entre le XVIIe et le XIXe siècle. Les essais mécaniques ont montré que les poutres anciennes conservaient des propriétés physiques et mécaniques intéressantes malgré leur ancienneté, notamment pour le module d’élasticité et la densité, bien qu’une diminution du module de rupture ait été observée par rapport aux valeurs de la littérature. Les ACV ont montré que les scénarios de réutilisation et de recyclage présentaient des impacts environnementaux inférieurs à ceux des produits équivalents neufs dans l’ensemble des catégories étudiées. Les résultats obtenus montrent ainsi que le bois ancien issu de la déconstruction possède un réel potentiel de réutilisation. Malgré plusieurs décennies d’utilisation, il conserve des propriétés compatibles avec de nouveaux usages structurels tout en permettant une réduction des impacts environnementaux associés aux matériaux neufs.