Les fours à charbon de bois

Voici les photos de deux fours métalliques pour transformer le bois en charbon.

Ceux ci ont été pris en photo dans les bois de Courgoul.

Dans cet article histoire et fonctionnement de ces fours,fabrication du charbon de bois et également des vidéos

Le charbon de bois est obtenu en carbonisant du bois en atmosphère contrôlée par pyrolyse (en l'absence d'oxygène). Le procédé permet d'extraire du bois, par élévation de la température, les fractions liquéfiables (acide pyroligneux) et gazéifiables : son humidité et toute matière végétale ou organique volatile, afin de ne laisser que le carbone et quelques minéraux. La structure micro et nano poreuse de ce « charbon » lui confère des qualités particulières

C'est le procédé en vase clos qui était utilisé à l'époque où la distillation du bois produisait l'acide acétique appelé alors acide pyroligneux, le méthanol appelé aussi « esprit de bois » et divers produits chimiques. Le charbon de bois n'était pas le but premier de l'opération mais plutôt un sous-produit. Avant d'inventer le mot « pyrolyse », on parlait de « distillation sèche » ou de « carbonisation ».

Le procédé Pierce permet de chauffer le four en utilisant les gaz produits lors d'une précédente carbonisation « dès que la vapeur a cessé de se dégager, on met en marche l'aspirateur et envoie les gaz dans le condenseur, d'où ils reviennent chauffer un four voisin. ».

La carbonisation de 100 kg de bois dans ce type de four permet d'obtenir :

• 25 kg de charbon de bois
• 0,75 kg d'alcool méthylique
• 1 kg d'acide acétique
• 4 kg de goudron de bois
• 45,95 kg d'eau
• 23 kg de gaz combustible.

Le bois doit être abattu, tronçonné et empilé au moins trois semaines avant d'être carbonisé, si l'on veut obtenir un rendement maximum en charbon de bois. Un bois sec nécessite un temps de carbonisation moins long, et donne un taux de conversion plus élevé. Les dimensions les plus convenables sont de 45 à 60 cm de long, et jusqu'à 20 cm de diamètre. On peut mettre des branches jusqu'à 90 cm de long, à condition que leur diamètre n'excède pas 13 cm, et que la densité d'empilage dans le four ne soit pas trop fortement diminuée. On peut utiliser des billes d'un diamètre voisin de 30 cm, à condition de les couper à une longueur maxima de 30 cm. Les bois de plus de 30 cm de diamètre doivent être retendus.

Il ne faut pas mélanger dans une même charge des branches de moins de 4 cm de diamètre avec des bois de très gros diamètre, mais les mettre avec des bois de petit et moyen diamètre. Il faut environ 7 stères de bois pour emplir le four.

Dès l'Antiquité, le charbonnier savait qu'il fallait chauffer le bois à une certaine température, pas trop élevée, et en évitant de l'enflammer, car sinon il en résulte des cendres ou un mauvais charbon de bois. Celui-ci s'obtenait en empilant du bois en un tas recouvert d'une couche d'argile, que l'on enflammait. Une partie du bois étant consumée en consommant tout l'oxygène, la chaleur produite transformant le reste du bois en charbon. Parfois, à la place d'une meule on effectuait la combustion dans une fosse.

Historiquement, en Europe, la carbonisation était réalisée par des charbonniers (ou carboniers), directement en forêt au plus près de la ressource en bois. Les lieux où s’établissait cette activité étaient appelés charbonnières ou charbonneries et après abandon places à charbon ou aires de faulde .

Au cours du 19^ème   siècle apparaîtront des enceintes métalliques de diverses formes. Ces fours sont d'un usage plus facile que les meules. Ils ne fonctionnent pas en vase clos mais sur le même principe que les meules. Certains sont amovibles afin d'être utilisés sur place en forêt. Ils permettent également la récupération des sous-produits comme le goudron ou les gaz.

Sur certains modèles les cheminées sont reliées au conduit par emboîtement dans un trou percé sur la face supérieure de celui-ci. La base de la cheminée est découpée sur une petite section pour permettre le passage de la fumée venant du conduit. Cette méthode risque de restreindre la sortie des gaz si la cheminée est accidentellement tournée, et les conduits ne peuvent être nettoyés facilement durant le fonctionnement du four.

Tous les fours métalliques transportables comportent des dispositifs de renfort pour les protéger lors des manipulations. Un renforcement excessif peut toutefois créer des problèmes, car un four aussi robuste soit-il risque toujours d'être endommagé s'il est déchargé sans soin d'un camion. Un four fortement renforcé demandera alors un effort considérable pour lui rendre sa forme primitive. On peut parfois y arriver en utilisant un cric entre deux morceaux de bois disposés suivant le diamètre de la section endommagée. Le renforcement le plus important à recommander consiste en un cercle de fer cornière soudé sur tout le pourtour du bord inférieur de la section de base, ce qui donne une double épaisseur de métal là où la chaleur est la plus intense, et forme une surface plane qui répartit mieux le poids du four sur les conduits d'admission d'air et de sortie des gaz. Les fers cornière de support soudés intérieurement au bord supérieur des deux sections du four contribuent au renforcement, que complète un fer plat soudé intérieurement au bord inférieur de la section supérieure et du couvercle.

Tous les fours ne comportent pas des trous de sortie de vapeur dans le couvercle. Or, après l'allumage du four, l'abondante vapeur d'eau qui se dégage lors de la première phase de l'opération doit pouvoir s'échapper. S'il n'y a pas de trous de sortie de vapeur, le couvercle doit être calé en position ouverte avant l'allumage, et mis en place une fois que la charge de bois est bien enflammée. On peut aussi surcharger le four, et le temps que la charge met à s'affaisser permet à la vapeur de s'échapper avant que le couvercle se pose sur son retord d'appui. Les risques évidents que comportent ces deux méthodes provoquent quelque inquiétude chez les apprentis charbonniers lors des stages de formation. Les orifices de sortie de vapeur s'avèrent préférables lorsqu'il s'agit d'introduire les fours métalliques dans une nouvelle région du tiers monde. Ils présentent un autre avantage lorsqu'on carbonise des matières premières de faible dimension telles que broussailles ou coques de noix de coco. Pour maintenir un flux de gaz suffisant à travers la charge au cours de la carbonisation, il est recommandé dans ce cas d'allumer le four au sommet par les trous de sortie de vapeur du couvercle.