Le traitement des traverses (3/3)
Traverses de chemin de fer – Note de synthèse n°7
Le traitement à la créosote : historique et détails des procédés utilisés
En France, le premier scientifique à développer un procédé de conservation du bois est Bréant, vérificateur général des essais de la Monnaie de Paris. Bréant imprègne alors le bois d’huile de lin à l’aide d’un autoclave, c’est-à-dire une cuve se fermant hermétiquement sous l’effet d’une pression interne, en 1833. Par la suite, le médecin français Boucherie crée lui aussi un procédé de protection du bois et publie en 1840 un mémoire à ce sujet : Boucherie utilise différents produits, comme l’acide pyroligneux, le sulfate de cuivre, le chlorure de calcium pyrolignité ainsi que le chlorure double de sodium et de mercure, qu’il injecte directement dans les arbres dans le but d’en remplacer la sève, selon lui principal facteur de dégradation des bois1.Cependant, le procédé Boucherie n’imprègne que partiellement le bois et n’utilise pas ce qui s’imposa par la suite comme le standard du traitement chimiques des traverses en bois : la créosote.
Découverte en 1832 par le chimiste moravien Karl von Reisenbach, la créosote (du grec kréas « chair » et sôzein « conserver ») est une huile de goudrons. Elle se rapproche ainsi du goudron de pin (appelé aussi poix noire ou brai gras), produit obtenu par pyrolyse dudit arbre, et qui fut durant des siècles un produit à haute valeur stratégique étant donné qu’il servait à imperméabiliser la coque des navires en bois. Ainsi, il existe deux types de créosote :
- La première créosote largement connue est celle utilisée par von Reisenbach, c’est-à-dire la créosote de goudrons de bois, obtenue par distillation du bois de hêtre. Elle a été utilisée pour ses propriétés anti-putréfactrices et conservatrices au sein des soins dentaires, et ce fut un traitement privilégié contre les caries dentaires jusqu’à la seconde moitié du XIXe siècle.
- Le second type de créosote est issu de la distillation de goudrons de houille provenant des usines de gaz d’éclairage, de gaz à l’eau et de fabrication du coke, et c’est ce second type de créosote chimique qui sera utilisé pour la conservation des bois de traverses de chemin de fer. La créosote de goudron de houille se démarque des autres produits habituellement utilisés – comme le sulfate de cuivre ou le chlorure de zinc – étant donné son pouvoir d’imperméabilisation, mais aussi son pouvoir insecticide et fongicide supérieur, sa neutralité envers les propriétés du bois et des autres matériaux associés à la traverse (tire-fonds, semelles…) ainsi que sa conservation du caractère isolant électrique du bois2. Elle comporte plusieurs phénols et crésols. Mais l’élément le plus important ici est de loin son coût, qui est très faible étant donné que la créosote est un résidu de l’exploitation de la houille : une étude de « M. A. Rispler in Chemiker-Zeitung » mentionnée dans le Bulletin de la Société d’Encouragement pour l’Industrie Nationale de 19113 avance un coût de distillation de 4 à 5 francs pour une tonne de créosote, soit environ 13 à 16 euros 2019. Concernant la composition du goudron de houille, il comporte une majorité de brai, de l’huile d’anthracène, des huiles légères, moyennes et lourdes ainsi que des eaux ammoniacales4. Quant au mélange utilisé pour imprégner le bois, celui-ci varie : parfois seules les huiles de goudron sont utilisées, parfois seul le goudron pur, et plus souvent un mélange des deux avec des proportions variables : toujours selon la même source, si l’on « veut avoir une forte proportion d’huiles peu volatiles, le seul moyen est d’employer des mélanges de goudron et d’huile ».
En 1838, l’anglais John Bethell reprend la méthode de Bréant et remplace l’huile de lin par la créosote. Le procédé de Bethell, dit procédé à cellules pleines ou encore imprégnation à refus, consiste à introduire des traverses en bois dans un cylindre à l’aide d’un chariot à arcades, à évacuer tout l’air dudit cylindre (et donc, aussi, du bois des traverses) pendant une période de trente minutes à une heure, puis à y introduire de la créosote préalablement chauffée à 70-90°C dans le but de diminuer sa viscosité. Le tout est soumis à une forte pression d’environ huit à neuf bars tout en maintenant une haute température, dans le but que la créosote pénètre le bois en profondeur, en profitant du vide préalablement créé, de 30 minutes à plusieurs heures. Enfin, la solution chimique est évacuée puis un nouveau vide est créé dans le but d’éliminer un maximum d’excédent de solution antiseptique. Le processus dans son ensemble dure de deux heures et demie à trois heures. Le chariot à arcades est ensuite retiré du cylindre afin que les traverses puissent sécher.
En 1902, le scientifique allemand Rüping invente lui aussi un procédé d’imprégnation à la créosote pour les traverses en bois. Ce procédé Rüping est dit à cellules vides, car contrairement au procédé Bethell aucun vide initial n’est créé dans le cylindre. Au contraire, l’air est cette fois comprimé. Ensuite, la créosote chauffée toujours à 70-90°C est encore une fois introduite dans le cylindre avec l’aide d’une pression croissante atteignant 8 bars, mais étant donné qu’il n’y a cette fois-ci pas de vide dans le bois, la pénétration de la créosote est quelque peu freinée par l’air qui s’y trouve. Ce procédé permet aux traverses d’être certes imprégnées par la créosote, mais dans des proportions moins importantes que pour le précédé Bethell, ce qui évite un gaspillage du produit. Dans le cadre du procédé Rüping dit « simple », l’imprégnation s’arrête ici, le cylindre est vidangé et le chariot de traverse est déchargée. Mais dans le cadre du procédé Rüping dit « double », l’opération est renouvelée en appliquant cette fois-ci une pression supérieure d’un bar par rapport à la fois précédente, pour atteindre un pic compris entre 9 et 10 bars. Le procédé Rüping double est donc beaucoup plus long que le procédé Bethell ou Rüping simple, et atteint une durée d’environ sept heures :
Chaque procédé possède ses avantages et ses inconvénients, mais le procédé le plus retenu fut le procédé Rüping.
- Avec le procédé Bethell, certaines traverses (de hêtre, d’orme et de mélèze en particulier7 ) puis que l’on relâche sous l’eau afin qu’elle l’absorbe. L’avantage est que les traverses ainsi imbibées sont par conséquent bien conservées, mais l’inconvénient est qu’une telle consommation de créosote augmente passablement le coût du processus. De plus, une imprégnation totale n’est jamais nécessaire pour protéger le bois des traverses de manière adéquate. Par conséquent, seul le chêne et les essences exotiques, qui du fait de leur constitution s’imbibent mal de créosote (l’aubier seul étant imprégnable), se prêtent ainsi au procédé Bethell : ils absorbent dans ce cas une quantité raisonnable de créosote. Mais le procédé Bethell a peu à peu été délaissé au sein des différentes compagnies européennes de chemin de fer (sauf entre autres la SNCF, voir l’illustration ci-dessous) au profit du procédé Rüping, même si le gain de créosote entre les deux processus pour le traitement du chêne n’est pas très conséquent : 6 kilogrammes de créosote sont requis par traverse pour le procédé Bethell contre 5 kilogrammes pour le Rüping simple8.
- Avec le procédé Rüping, l’imprégnation des traverses est réalisée de manière satisfaisante tout en réalisant une économie substantielle de créosote par rapport au procédé Bethell pour les autres essences. Cela rend par exemple le Rüping très intéressant pour le bois de hêtre : il y a ainsi besoin de 18 kilogrammes de créosote pour imprégner une traverse en hêtre avec le procédé Rüping double, contre 28 kilogrammes si l’on utilise le procédé Bethell9.
Le tableau ci-dessous nous permet de savoir quelles compagnies européennes utilisent, en 1965, le procédé Bethell (ou imprégnation à refus) et/ou le procédé Rüping simple et double, selon les différentes essences utilisées10 :
L’autoclave en lui-même est un long cylindre de plusieurs dizaines de mètres de long :
Habituellement, 40 à 50 traverses sont présentes sur les chariots à arcades les portant vers les cylindres de traitement à la créosote, et trois à quatre chariots entrent dans le cylindre : cela porte la capacité de traitement à 180 traverses par opération de créosotage, en moyenne12.
À l’instar du processus de dessication, bien que le matériel et les normes de sécurité aient évolué au fil du temps, le savoir-faire et la méthode de créosotage en eux-mêmes restent identiques, en témoigne cette image prise à l’atelier de Biars-sur-Cère en 201214 :
Une fois créosotées, les traverses ont selon A. Sirot une durée de vie moyenne comprise entre 15 et 25 ans pour les traverses en hêtre, chêne et bois exotique, et entre 12 et 18 ans pour les autres essences15. Pour C. Camus cependant, cette durée est de 35 à 40 ans pour les traverses en bois dur et de 27 à 30 ans pour les traverses en bois tendre16. Cette durée est multifactorielle, elle dépend de l’essence utilisée mais aussi du climat, de la fréquentation de la ligne, de l’inclinaison de la voie, du poids des rails, du nombre de traverses au kilomètre, et du type d’attache employée. Cette durée de vie restera cependant toujours plus élevée si on la compare à celle d’une traverse non créosotée.
La créosote pose cependant des problèmes écologiques et sanitaires : l’imprégnation des traverses n’est en effet pas sans risque pour l’environnement (pollution des sols et des nappes phréatiques) ni pour la santé (cancers liés à l’inhalation des vapeurs par les ouvriers, brûlures et irritations oculaires et cutanées, manifestations pulmonaires…). Par ailleurs, le bois qui compose les traverses, ressource à l’origine renouvelable et propre, pose des problèmes de recyclage une fois que la traverse créosotée a atteint son âge limite d’exploitation : certains particuliers ré-utilisent parfois ces traverses pour réaliser des aménagements extérieurs alors que le bois est toxique, tandis que des entreprises telles que Sidénergie ont utilisé un processus de distillation pour séparer la créosote du bois et ré-utiliser ce dernier en en faisant du charbon de bois à usage domestique, procédé décrié par des associations écologistes et de consommateurs et finalement abandonné. Alors que la SNCF utilise dorénavant majoritairement des traverses en béton, la question du recyclage et de la revalorisation possible des millions des traverses en bois présentes sur le réseau est plus que jamais une question d’actualité.
- « Bulletin scientifique », La Presse, 26 novembre 1845. [↩]
- Alias, Jean. La voie ferrée. Techniques de construction et d’entretien. Paris, éditions Eyrolles, 1977, p.186 [↩]
- Garçon, Jules. « Notes de chimie », Bulletin de la Société d’Encouragement pour l’Industrie Nationale, 110e année, Janvier 1911. [↩]
- Ibid. [↩]
- Alias, Jean. op.cit, p.189. [↩]
- Ibid [↩]
- Service éducatif et culturel des musées de Mulhouse. Notice explicative « Les traverses », 2001. [↩]
- Alias, Jean. op.cit, p.190. [↩]
- Ibid. [↩]
- Camus, C. L’utilisation de traverses en bois de chemin de fer en pays tropicaux. Bruxelles, Mémoire de l’Académie royale des sciences d’outre-mer, 1965, p.10.
Rappelons par la même occasion que :
BR = British Railways (Grande-Bretagne),
DB = Deutsche Bahn (Allemagne),
DSB = Danske Statsbaner (Danemark),
CFL = Société nationale des chemins de fer luxembourgeois (Luxembourg),
JZ = Jugoslavenske željeznice / Југословенске железнице (Yougoslavie),
MAV = Magyar Államvasutak (Hongrie),
NS = Nederlandse Spoorwegen (Pays-Bas),
OBB = Österreichische Bundesbahnen (Autriche),
PKP = Polskie Koleje Państwowe (Pologne),
RENFE = Red nacional de los ferrocarriles españoles (Espagne),
CFF = Chemins de Fer Fédéraux suisses (Suisse),
SJ = Statens Järnvägar (Suède),
SNCB = Société Nationale des Chemins de fer Belges (Belgique),
SNCF = Société Nationale des Chemins de Fer (France),
CP = Comboios de Portugal (Portugal). [↩] - Guiochet, Marc (reproduction), (c) Inventaire général Région Midi-Pyrénées ; (c) Conseil général du Lot. [↩]
- Dautry, Raoul. Cours de chemin de fer. Deuxième partie. Matériel fixe de la voie. Paris, École spéciale des travaux publics, 1924, p.58. [↩]
- Danglos, Thierry. « L’atelier de créosotage de Surdon » [en ligne], site Argentan Web Ferroviaire. [↩]
- Poitou, Philippe, (c) Inventaire général Région Midi-Pyrénées, 2012. [↩]
- Sirot, A. Chemins de fer. Construction et voie. Paris, éditions Dunod, 1925, p.348. [↩]
- Camus, C. op.cit, p.11. [↩]
OpenEdition vous propose de citer ce billet de la manière suivante :
Romain Sanchez (4 mars 2021). Le traitement des traverses (3/3). Train et écologie, XIXe-XXIe siècles. Consulté le 9 novembre 2024 à l’adresse https://doi.org/10.58079/ut94