Cendre

Le pluriel semble l'emporter pour indiquer un mélange de matières diverses et complexes.

La forme plurielle l'emporte pour qualifier, par exemple, le rituel d'imposition des cendres sur le front des fidèles catholiques ; les résidus carbonés proviennent des rameaux bruts qu'ils avaient apportés le premier jour de Carême prenant, soit le mercredi des Cendres[2].

Retour des cendres de Napoléon en 1840 - arrivée à Courbevoie.

Les restes des morts incinérés ou non, comme l'appellation des grandes cérémonies civiles ou religieuses d'État, honorent les restes des illustres défunts et conservent la terminologie religieuse au pluriel. Ainsi les cendres de Napoléon ramenées triomphalement en France marquent-elles l'année 1840.

Les « cendres » ou « taux de matière minérale d'un produit » correspond au résidu minéral incombustible d'un produit à la suite de son incinération dans des conditions données et à une température comprise entre 600 et 900 degrés Celsius.

Elles permettent de caractériser nombre de produit végétaux ou non : une essence d'arbre, une farine, une peinture... Elles permettent d'évaluer leurs caractéristiques intrinsèques mais aussi de prévoir des comportements, des qualités et/ou de justifier des prix.

Cendres d'un feu de bois.

La composition des débris pulvérulents nommés cendre(s) varie selon de nombreux paramètres, qui sont essentiellement les espèces végétales brûlées, les parties des plantes (écorce, tronc, ou jeunes branches avec feuillage par exemple), la nature du sol, ainsi que la période de l'année durant laquelle ces plantes ont été récoltées. Les cendres obtenues selon le foyer ou le mode de combustion se distinguent fortement[3].

Les cendres de bois, outre les matières carbonées résiduelles (braises non consumées, charbons actifs imprégnés de particules carbonées, de goudrons ou de gaz divers...) contiennent beaucoup de calcium (entre 20 et 50 % sous forme d'oxyde de calcium, c'est-à-dire de chaux) et sont généralement riches en potasse alors que celles d'herbes, en particulier de graminées, ou simplement de paille, sont riches en silice[4] - [5]. La coloration des cendres est assurée par de petites proportions d'oxydes de fer, de manganèse... Ce sont des matières minérales, non organiques.

On peut considérer que les éléments métalliques oxydés[6] qui constituent les cendres de bois sont en majorité basiques ou alcalins avec dans le cas des foyers de chaufferies-bois[7] :

• 17 à 33 % de calcium (exprimé sous forme d'oxyde de calcium),
• 2 à 6 % de potasse (exprimée en oxyde de potassium),
• 2,5 à 4,6 % de magnésium (exprimé sous forme de MgO),
• 1 à 6 % de phosphore (exprimé sous forme de P₂O₅),
• 3 % au total d'oxydes tels que : oxyde de fer, oxyde de manganèse.

Les oxydes de calcium, de potassium et de sodium sont des bases fortes, c'est pourquoi le pH de la cendre est entre 10 et 13[7].

Les constituants acides : dioxyde de carbone, acide phosphorique, acide silicique, acide sulfurique sont peu présents, et, en présence des bases citées ci-dessus, se retrouvent généralement sous forme de sels, respectivement des carbonates, phosphates, des silicates et des sulfates.

À proprement parler, ce n'est que lors de la combustion des matières organiques que ces sels de calcium et de potassium pourraient donner respectivement la chaux et la potasse retrouvées dans les cendres. Mais en pratique on n'obtient de la chaux vive que par l'art raisonné du chaufournier et on extrait des cendres de la potasse ou de la soude impure, respectivement à base de carbonate de potassium (K₂CO₃) et de carbonate de sodium (Na₂CO₃).

D'autres substances telles que le soufre, le chlore, le fer ou le sodium n'apparaissent qu'en faibles quantités et d'autres encore ne se trouvent dans le bois qu'exceptionnellement comme l'aluminium, le zinc, le bore, etc. (selon notamment les oligo-éléments puisés dans le sol par les plantes qui ont été brûlées afin de produire ces cendres).

Une variation de la nature et de l'importance des matières minérales est observée suivant l'espèce de bois brûlé. Ainsi nous trouvons davantage de chlorures dans les résineux que dans les bois feuillus (7 fois plus dans l'épicéa que dans le chêne). Nous trouverons deux fois plus d'acide phosphorique dans le peuplier tremble que dans le chêne, et deux fois plus de magnésie dans l'orme que dans le pin sylvestre. Les comparaisons portent évidemment sur des bois ayant poussé dans les mêmes conditions.

La nature du sol a une influence considérable sur la composition chimique des cendres de végétaux. Ce fait est connu de la plus haute antiquité.

La nature et la quantité des matières minérales formant les cendres varient également avec les diverses parties de l'arbre. L'écorce en contient plus que le bois, les branches plus que le tronc et le tronc plus que les racines. Les sels de silicium et de calcium sont plus abondants dans l'écorce que dans le bois tandis que les sels de potassium prédominent dans le bois.

On a constaté aussi une variation suivant la saison d'abattage. Si l'on abat en été, on trouve une plus forte proportion de potasse et d'acide phosphorique, qui sont indicatrices d'une riche vascularisation par la sève. Ces derniers composants favorisant certains organismes de fermentation, le séchage naturel et la conservation de tels bois seront moins faciles et moins bonnes[8].

La cendre, résidu gris et farineux, possède des propriétés isolantes, c'est pourquoi les dépôts ou revêtements importants de cendres volantes perturbent les échanges de chaleur. Associées à l'eau chaude et à une matière grasse, les cendres en libérant leurs alcalis forment des lessives de cendres aux propriétés nettoyantes[9].

Les cendres ont une grande importance dans le domaine de l'agroalimentaire et notamment dans les industries de la filière céréalière (farines, blés, alimentation animale, coproduits…). En effet, prenons l'exemple du blé : le grain de blé est composé de divers éléments dont la teneur en cendres varie sensiblement, l'amande (plus de 80 % de la masse du grain) possède seulement une vingtaine de pourcents de cendres tandis que le germe qui ne représente que 3 % de la masse du grain concentre lui 10 % des matières minérales totales. Ainsi, une analyse du taux de cendre d'une farine permet de s'assurer de la qualité de celle-ci et est un excellent moyen de lutte contre les fraudes à l'ajout d'éléments de moindre qualité à la farine.

Cependant, il faut garder une certaine distance avec ces analyses de taux de cendres car celui-ci peut également varier en fonction:

- Des conditions climatiques de culture du blé

- De la variabilité génétique entre les différentes espèces

- De facteurs d'ordre technologique

En meunerie, afin d'étudier la qualité d'un grain et de ses farines, il est d'usage d'établir une courbe de cendres[10], cette courbe modélise la teneur moyenne en cendres de la matière sèche d'un produit en fonction du taux d'extraction. Cette courbe suit idéalement le modèle d'une fonction exponentielle et est obtenue à partir des différents taux de cendres, préalablement rangés par ordre croissant, des farines de passage ainsi que des pourcentages de farines obtenues en sorties des différents broyeurs, claqueurs et convertisseurs qui permettent la transformation des grains de blé en farine ).

Cette courbe permet de définir différents types de farines en fonction des cendres dans la matière sèche de celle-ci :

• le type T45 qui possède < 0,50 % de cendres sur matière sèche. Elle est généralement obtenue par extraction en éliminant les farines de passage ayant un taux de cendres trop élevé (facilement observable sur la courbe). La farine de type T45 est celle communément vendue en grandes surfaces pour la préparation des gâteaux et crêpes ;
• le type T55 qui possède un taux de cendres sur matière sèche de 0,50-0,60 %. Elle correspond à la farine entière c'est-à-dire à la somme de toutes les farines de passages obtenues lors de la mouture (dans le cas d'une mouture sur cylindre) ;
• le type T65 qui possède un taux de cendres sur matière sèche de 0,62-0,75 %. On l'obtient généralement en ajoutant les rejets de remoulages Bis et remoulages blancs à de la farine de type T55.

Le taux de cendre permet de caractériser une peinture, une laque, un vernis, une lasure, une teinte, prévoir, modifier ou justifier certaines caractéristiques d'application, de tenue mais aussi de prix.

Tous sont composés de :

• solvants, de cosolvants, volatils (COV) ;
• liant (résine, polymères) ;
• des charges techniques (volume, consistance, pouvoir couvrant...) ;
• colorants organiques ;
• pigments minéraux ;
• additifs.

Le simple séchage permet d'évaluer la part des volatils. Le taux de cendre permet d'évaluer la part des charges et des colorants minéraux.

Cendres d'un chauffage au charbon

Les cendres et autres résidus d'incinération, ainsi que les carbocendres (cendres de charbon) issues des installations individuelles ou industrielles (incinérateurs, centrales thermiques..) contiennent souvent de nombreux produits toxiques (résidus carbonés, métaux lourds, organochlorés et traces de radionucléides...). Ce sont des produits en partie chimiquement réactifs que l'on cherche à valoriser pour éviter leur coûteuse mise en décharge (décharge de classe 1 en France). Comme pour certaines boues d'épuration, une des possibilités de valorisation est de les inclure (en les inertant) dans des matériaux de construction compatibles avec leurs natures physicochimique et toxique[11].

Les cendres sont depuis le Néolithique utilisées comme engrais pour leur richesse en sels minéraux, notamment en potasse et en oligo-éléments. Elles constituent l'engrais de base des techniques ancestrales de brûlis, évoluant ultérieurement en écobuage et essartage. Les anciens possèdaient une connaissance déjà énorme des résultats nutritionnels des sortes de cendre[12]. En particulier, pour les terres argileuses, l'usage de cendre telle quelle ou de charrée, cendre préalablement épuisée par l'eau[13] étaient nécessaires.

Elles peuvent aussi être utilisées en amendement (une pelletée de cendres par mètre carré permet de recharger le sol en éléments minéraux). Les cendres de bois ont un grand pouvoir alcalinisant dû à leur contenu élevé en chaux et en potasse. Elles agissent rapidement sur le pH du sol, mais cet effet est de courte durée ; en revanche l'apport en oligoéléments contenus dans les cendres peut être nettement plus durable si les cultures ne sont pas trop intensives.

Elles doivent être incorporées au sol ou au compost au printemps, en fonction des besoins du sol et des cultures qui y seront établies. Une analyse de sol peut être effectuée en laboratoire afin de déterminer les amendements à y effectuer, sous forme d'engrais, de chaux agricole ou de cendres.

Les cendres permettent d'apporter de très nombreux minéraux nécessaires à la croissance des plantes, mais elles ne doivent pas constituer la seule source d'amendement du sol, puisqu'elles ne contiennent pas d'azote. Afin de travailler conformément à l'agriculture biologique, dans une parcelle sur laquelle des cendres ont été répandues, il est possible d'enrichir le sol en composés azotés grâce à l'enfouissement de matières organiques produites par des plantes légumineuses, comme la luzerne ou le trèfle, afin de planter l'année suivante des plantes aux forts besoins en azote.

Les cendres de bois sont très solubles et salines. Une quantité excessive de sels dans le sol inhibe la croissance des végétaux et cause souvent la mort des micro-organismes. De plus, par leur caractère très alcalin (comme la chaux), les cendres peuvent altérer fortement les parties des plantes avec lesquelles elles ont été mises en contact directement.

D’une manière générale sur un sol acide et sableux, il faut 4 tonnes de cendres (par apport) par hectare (0,4 kg/m²) pour rectifier le pH de 1 point et compenser la perte de calcium[7].

En terre calcaire, il vaut mieux éviter ou limiter l'apport à une pelletée de cendres pour 5 m².

« Qui sème potasse récolte en masse » dit le dicton. En effet, la teneur en potasse de la cendre ne favorise pas la pousse des végétaux (c'est le rôle de l'azote) mais la rend plutôt bénéfique au développement des fleurs et des fruits tels que betteraves, haricots, pommes de terre, céréales, rosiers particulièrement gourmands en potasse.

À cause de la présence de calcium, il est préférable de ne pas employer la cendre sur les massifs de plantes acidophiles plantées en terre de bruyère ou sur les semis. Dans le doute, on peut la jeter à petite dose au compost, qu'elle enrichira (de trop fortes doses anéantiraient la vie bactérienne et fongique nécessaire à la maturation du compost).

L'application répétée de grandes quantités de cendres dont on ne connaît pas parfaitement l'origine (nature des produits brûlés ayant servi à les former) peut également entraîner une accumulation d'éléments toxiques (plomb, cadmium) dans le sol et nuire à l'assimilation des minéraux par les plantes. Il est donc recommandé d'utiliser cet amendement avec modération, surtout si vous ne savez pas ce qui a été brûlé pour donner ces cendres.

Autre usage au jardin biologique : lorsqu'on veut éloigner les limaces et escargots, on répand de la cendre aux endroits qu'elles fréquentent. Le caractère hygroscopique des cendres est en effet utilisé. Un cordon de cendres de 5 cm de large sur 2 cm de hauteur est préconisé autour des plantes sensibles[7]. À renouveler en cas de pluie.

Les terres volcaniques sont réputées fertiles grâce aux cendres émises lors des éruptions : une plaie devient une manne pour ceux qui ont survécu.

Les cendres contiennent de la potasse, c'est pourquoi elles peuvent être utilisées pour fabriquer une lessive biodégradable. L'engouement pour les produits bio a suscité un regain d'intérêt pour la lessive à la cendre de bois[14]. Le mot « lessive » vient d'ailleurs du latin lixivia qui désignait la solution à base de cendre servant à laver le linge. Cet usage a même donné lieu à une petite structure architecturale traditionnelle à l'ouest du Rhône : la bugadière.

La lessive à la cendre de bois a pour avantage d'être totalement gratuite, très simple à fabriquer, écologique et tout aussi efficace qu'une lessive standard.

Leur couleur noire et leur teneur en sels et parfois en scories les a longtemps fait utiliser contre le verglas jusqu'à ce que le sel soit facilement disponible.

On utilise les cendres de combustion des centrales thermiques et incinérateurs de déchets ménagers dans la fabrication des bétons ou dans le traitement des graves, comme substitut partiel du ciment dans les bétons, avec ajout de chaux comme liant hydraulique des graves.

La pollution sous forme de nuage de cendres émise par certain volcans fait parfois plusieurs fois le tour de la terre, pouvant occasionner ponctuellement une baisse des températures à la surface du globe. On parle alors d'hiver volcanique qui est suivi d'une hausse de l'effet de serre par les changements dans la composition gazeuse de l'atmosphère. Il s'agit alors de quantité très importantes de cendres qui sont rejetées.

• ADEME / Solagro / Aquasol (2006), Gestion et valorisation des cendres de chaufferies bois - ADEME.
• ADEME Étude sur la valorisation des cendres de biomasse en forêt 2011-2013, Rapport 01/03/2014, PDF, 100p
• ADEME / Biomasse Normandie / Biocombustibles SA (2005), Les cendres de chaufferies bois - ADEME,
• ADEME / Inddigo (2008), Etat de l'art de la réglementation européenne sur la valorisation des déchets de bois et des cendres de bois - ADEME, 32 pages.
• Rapport « Les cendres de charbon et les phosphogypses » , Robin des bois / Autorité de Sûreté Nucléaire, janvier 2009
• Résumé introductif du rapport « Les cendres de charbon et les phosphogypses » ', , sur le site de l'ASN (consulté 2009 11 03)

• Combustion
• Incinération (déchets)
• Schlamms

• La valorisation agronomique des cendres de bois, Agence Régionale de l'Énergie et de l'Environnement / mars 2006
• Impacts sanitaires de la gestion des déchets, par l'ADEME
• La liste des incinérateurs en fonctionnement, par l'ADEME