L’actualité du combustible végétal : l’évolution des procédés de carbonisation du bois
p. 257-314
Note de l’auteur
Colloque Techniques et espaces de travail : recherches sur la sidérurgie française dans la première moitié du xixe siècle, 1993.
Texte intégral
1L’utilisation massive du combustible végétal par la sidérurgie française jusqu’à une date avancée du xixe siècle a longtemps donné lieu, de la part des historiens économistes, à une condamnation sans appel. Sous l’influence d’une vision de l’industrialisation se référant au modèle britannique assimilé à un passage obligé vers la croissance et le progrès, ce courant historiographique dominant a interprété cette persistance comme le signe par excellence d’un archaïsme et d’un retard. Depuis Paul Mantoux et Charles Ballot au début du siècle jusqu’à David S. Landes, en passant par la synthèse de Jean Vial, la cause semblait une fois pour toutes entendue. Cette lenteur de la France à adopter les seuls procédés jugés modernes en termes de productivité et d’économie aurait abouti à freiner la croissance globale du secteur, comme paraissait le démontrer surabondamment l’écart de 1 à 4 existant en 1860 entre le volume de la production française et celui de la production britannique lors du traité de commerce de 1860 entre les deux pays.
2Les voies ouvertes dans l’intervalle par Bertrand Gille sur la situation générale de l’industrie durant les années 1820-1860, comme l’analyse approfondie présentée par Denis Woronoff des causes de l’échec de l’innovation technique à l’époque révolutionnaire et impériale ont engagé un redressement de la perspective. Les raisons structurelles pour lesquelles, en dépit de nombreuses tentatives, n’avait pu se développer rapidement l’emploi généralisé du combustible fossile à toutes les étapes de la fabrication, sont mieux apparues. L’usage prolongé du charbon de bois s’avère, dans ce contexte, avoir recouvert bien autre chose qu’une simple routine, à travers l’évolution différentielle des deux branches fondamentales de la production.
3Loin d’avoir stagné, avec une augmentation en valeur absolue de 127 % entre 1809 et 1856, et même de 239 % si l’on prend l’année 1819 comme véritable point de départ, la fabrication de la fonte au bois, d’un côté, répondit principalement à la sollicitation d’une demande particulièrement dynamique, celle des forges à l’anglaise, dont les besoins, pendant longtemps, ne purent être satisfaits ni quantitativement ni bien souvent non plus qualitativement par les hauts fourneaux au coke nouvellement créés à partir des années 1817-1819. La croissance absolue de la production de fonte au bois se poursuivit selon toute probabilité au-delà du maximum généralement admis de 1856, sur la base de statistiques officielles ayant abusivement assimilé à la fonte au coke celle aux deux combustibles, alors que l’élément minéral n’entrait que pour une proportion généralement minoritaire dans les charges des hauts fourneaux produisant cette dernière. Malgré son apparente stagnation, avec une production restée étale autour de 100 000 tonnes tout au long de la période, la branche de l’affinage au bois ne resta pas non plus inerte, en raison de son glissement vers des produits toujours plus spécialisés et à plus forte valeur ajoutée, tels que les tôles fines ou les essieux et bandages de roues requis par la construction ferroviaire avant l’industrialisation de l’acier.
4Ce double renouveau du secteur de la sidérurgie française resté fidèle au bois, soumis en outre à partir de la fin des années l830, à une concurrence de plus en plus directe de celui travaillant exclusivement au combustible minéral, s’accompagna d’une série de tentatives continues pour utiliser de la manière la plus efficiente possible la matière première tirée des ressources forestières nationales, compte tenu en particulier du niveau élevé de ses prix et de la part prédominante de ce facteur dans la structure des coûts de production. Sur le strict plan de l’efficience technique, le bien-fondé de cette démarche paraît peu contestable, puisqu’aussi bien celle-ci permit sur la période 1809-1856 plus qu’un doublement de la production de fonte au bois moyennant une augmentation d’à peine un tiers de la consommation en combustible végétal1.
5De ces efforts d’innovation au sein même du secteur au bois, Bertrand Gille, dans ses observations alors novatrices, avait surtout retenu les recherches poursuivies pour améliorer le rendement des foyers métallurgiques, à travers notamment le perfectionnement des machines soufflantes et l’introduction du soufflage à l’air chaud.
6Beaucoup moins d’attention avait été, en revanche, prêtée jusqu’ici aux travaux ayant visé à rendre plus performante la production du combustible végétal lui-même, voire à modifier la nature de celui-ci. Sans doute trouve-t-on quelques aperçus sur ce second aspect dans l’ouvrage de Jean Vial, passant par ailleurs sous silence le premier, en dépit de résultats nettement plus probants comme nous l’avons montré, mais l’auteur, comme sur toutes les tentatives de réforme du « système technique traditionnel », s’était empressé de refermer la parenthèse sous le prétexte du rapide échec auquel ces recherches auraient abouti, assertion assurément par trop schématique et sommaire. Les recherches menées durant la période immédiatement antérieure ont été davantage mises en lumière, d’un point de vue spécifique au secteur, dans la synthèse de Denis Woronoff, et tout récemment, dans une optique d’histoire des entrepreneurs, par Philippe Jobert dans son étude sur Jean-Baptiste Mollerat, soulevant l’important problème des connexions entre carbonisation et naissance de la chimie du bois.
7Notre propos sera ici de présenter un premier panorama d’ensemble du mouvement inventif développé en France dans le domaine de la carbonisation du bois, de la fin du xviiie siècle à la phase finale de la sidérurgie au combustible végétal entre 1860 et 1880. Cette étude s’appuiera au premier chef sur l’exploitation systématique du fonds des brevets déposés durant la période envisagée, depuis l’institution en 1791 en France du régime de la propriété industrielle2, de la littérature technique et professionnelle, et des visites d’ingénieurs des Mines effectuées dans les établissements industriels soit dans l’exercice de leur tutelle, soit pendant leur formation à l’Écoles des mines de Paris. Ne prétendant pas à l’exhaustivité, cette approche entend surtout relancer le débat en faisant apparaître un autre aspect de la modernité du charbon de bois au xixe siècle. Elle s’est, par ailleurs, sur le plan des aires productrices, attachée à celles qui ont soutenu le plus fortement la croissance de la fonte et du fer au bois au xixe siècle, c’est-à-dire principalement l’ensemble des bastions traditionnels de la sidérurgie forestière situés dans le quart nord-est de la France, de la Franche-Comté aux Ardennes, en passant par la Bourgogne, la Champagne, l’Alsace et la Lorraine, avec seulement des références plus ponctuelles aux régions situées dans la moitié sud du pays.
8Les tentatives que l’on va décrire ici pour perfectionner les procédés de carbonisation du bois s’exercèrent, avec des succès inégaux, dans deux directions parallèles. La première voie, la plus largement suivie, consista à perfectionner l’ancestral procédé des meules, de caractère artisanal, appelé encore méthode des forêts. La seconde, marquant une rupture plus spectaculaire, visa à industrialiser cette fabrication, en la pratiquant en vase clos, à l’usine même. Avant de décrire ces recherches, d’en dégager la logique, d’en identifier les promoteurs et d’en esquisser un bilan, il s’impose d’en rappeler préalablement ici les fondements sur le plan de la science chimique, d’autant que c’est durant la période concernée que celle-ci a commencé à envisager le charbon de bois en relation avec le rôle central du carbone dans les processus métallurgiques.
Les fondements chimiques de la carbonisation du bois
9Pratiquée depuis des millénaires, puisqu’elle remontait à la préhistoire elle-même, la carbonisation du bois n’a en effet commencé à sortir du pur empirisme qu’à partir de la fin du xviiie siècle, à la faveur des avancées permises par les travaux de Lavoisier et des autres fondateurs de la science chimique. Le rôle du charbon de bois fut en effet très vite mis en évidence entre 1782 et 1786, depuis le mémoire de Lavoisier jusqu’à celui de Berthollet, Monge et Vandermonde sur les trois états du fer. Ces travaux fournirent une première clarification décisive, qui contribua à orienter désormais le cercle des inventeurs disposant des connaissances correspondantes. En dépit d’intéressantes études sur le pouvoir calorifique des combustibles, il fallut cependant attendre ensuite les années 1840, avec les travaux de Jacques Ebelmen, pour qu’une nouvelle étape soit franchie dans la compréhension théorique des phénomènes mis en jeu dans la carbonisation. Le recul massif à la fin du siècle, voire l’abandon quasi total, dans de nombreux pays mais non dans tous – voyez à l’époque la Suède – de l’usage du charbon de bois en métallurgie, ne fit pas pour autant disparaître l’intérêt des scientifiques pour ce composé ligneux : celui-ci conserva ou trouva de nombreuses applications sur le plan de la chimie industrielle, en tant qu’il formait la première composante en date de la chimie organique appelée aux développements que l’on sait. Sa carrière comme réactif commençait au moment même où s’affirmait son déclin comme combustible, après avoir été durant des siècles bien au-delà de la seule sidérurgie la principale source d’énergie thermique de l’artisanat et de l’industrie proprement dite.
Nature et propriétés du bois et du charbon de bois
10L’opération de carbonisation, en principe indispensable pour employer le bois dans un foyer métallurgique tel qu’un haut fourneau, consiste à accroître très substantiellement le pouvoir calorifique du combustible végétal par unité de masse ou de volume, en le faisant passer à l’état de composé principalement formé de carbone.
L’influence de la composition du bois
11Tandis que le bois sec déshydraté contient environ 50 % de carbone, lui donnant un pouvoir calorifique moyen de 3 000 calories par kilogramme, le charbon de bois est constitué, quant à lui, par près de 90 % de carbone, procurant un pouvoir calorifique de 6 500 calories/kilogramme en moyenne, assez voisin par conséquent de celui procuré par la houille. Les autres éléments, entrant dans la composition chimique du bois, que l’opération de carbonisation a pour but d’éliminer, sont principalement ceux de l’eau (6 % d’hydrogène et 43 % d’oxygène, de sorte que l’eau représente environ 47 % de la masse totale du bois), l’azote et des cendres, ces deux derniers composants comptant chacun pour moins de 1 %. Le carbone n’est pas présent à l’état libre dans le bois sec, et l’eau se trouve retenue dans sa structure sous forme de liaisons chimiques. La matière du bois est dans ces conditions constituée par trois types de polymères formés à partir du carbone, de l’hydrogène et de l’oxygène : la cellulose pure – contenant 44 % de carbone, de formule (C6 H10 O5)n –, la lignine et des gommes ou hémicelluloses.
12Contrairement à ce que l’on a longtemps cru, y compris durant la période considérée ici, la nature des essences a moins d’incidence sur le rendement de la carbonisation que la méthode suivie. La teneur en carbone du bois varie en fait peu suivant les essences – les espèces d’arbres – de bois à carboniser, les résineux en contenant seulement une proportion légèrement plus importante (50,83 % ainsi pour le sapin) que les feuillus (48,7 % pour l’acacia). Il s’agit en revanche d’un facteur différentiel important vis-à-vis de la teneur en eau hygrométrique du bois vert. Au moment de l’abattage hivernal, la teneur en eau des arbres forestiers due à l’humidité atmosphérique varie dans des proportions étendues suivant les essences, de 18 à 52 %, depuis 18,6 % pour le charme, 34,7 % pour le chêne, 39,7 % pour le pin et le hêtre et jusqu’à 45,2 % pour le sapin, si l’on s’en tient aux essences les plus couramment employées en France aux xviiie et xixe siècles pour la carbonisation du bois à usage sidérurgique. La saison d’abattage influe sensiblement sur cette teneur hygroscopique du bois, avec des variations intersaisonnières de l’ordre de 10 % : de 29,8 % en saison morte pour le frêne à 36,8 % en pleine sève. Comme cette teneur est proportionnelle au degré d’humidité de l’air atmosphérique et que celui-ci est habituellement supérieur à 50 % sous nos climats tempérés, une forte variation de l’hygrométrie de l’air entraîne aussi une variation importante du degré hygroscopique du bois.
13Avant de carboniser le bois, il est indispensable de lui faire subir un séchage prolongé à l’air libre, qui en ramène la teneur hygroscopique à un minimum compris entre 15 et 20 % correspondant à l’état physique du bois dit sec. Cette opération préalable revêt une grande importance vis-à-vis du rendement final de la carbonisation, dans la mesure où elle influe fortement sur le poids spécifique du bois sec. À 20 % de teneur en eau hygroscopique, au terme d’un an de séchage à l’air libre, le poids du mètre cube (ou stère) de bois dit sec empilé varie de 380 kilogrammes environ pour le chêne rouvre ou le tronc de hêtre à 256 kilogrammes pour le tronc de pin3.
Nature et propriétés du charbon de bois
14Source de chaleur, pour le chauffage industriel, comme dans le cas présent, mais aussi domestique, le charbon de bois présente un pouvoir calorifique plus que double par rapport à celui du bois sec, avec au moins 6 500 à 7 000 calories ou millithermies par kilogramme contre 3 000 pour le bois. Certains auteurs le situent même au-dessus de 7 500 calories, ce qui place le charbon de bois à un niveau équivalent à celui des houilles ordinaires. Ce pouvoir calorifique varie cependant fortement en fonction des essences, celui du charbon d’aulne ne représentant que 55 % de celui du hêtre, celui du tilleul 68 % de ce dernier, et celui de l’orme 87,9 %. D’une manière générale, les charbons obtenus à partir de bois légers ou de bois blancs ont un pouvoir calorifique nettement inférieur à celui des charbons produits avec des bois durs.
15Outre 85 à 90 % de carbone, le charbon végétal contient quelques gaz de départ et de l’eau. Cette forte teneur en carbone, dont le taux dépend essentiellement de la température atteinte pendant la carbonisation, en fait un composé réducteur, ayant les propriétés du carbone lui-même. Sur le plan des propriétés physiques, il se caractérise par un haut pouvoir absorbant, dans la mesure où il garde sa structure initiale, très poreuse, de bois. Par suite de ce pouvoir absorbant (découvert en 1812 par Fontana et mesuré par Th. de Saussure), il ne peut jamais être constitué de carbone pur, car il retient une partie des gaz dégagés lors de la carbonisation, en plus des sels apportés par le bois (Les gaz absorbés, en volumes considérables, par le charbon végétal lors de l’exposition à l’air, sont éliminés, lors de la combustion, à une température comprise entre 100 et 150o C). Le charbon complètement sec obtenu par les méthodes employées au xixe siècle contient environ 3 % d’hydrogène, 6 % d’oxygène et 2 % d’azote. Après exposition à l’air, sa composition moyenne comprend 84 % de carbone, 9 % d’eau hygrométrique, 4 % de corps volatils autres que l’humidité, et 3 % de cendres4. Il est de ce fait employé dans l’industrie pour des opérations de purification et de dégazage, et au xixe siècle, il formait un produit de base pour la fabrication de la poudre de guerre et de chasse, autant d’applications qu’il ne faut pas perdre de vue pour comprendre l’intérêt porté à ce produit en plus de son usage principal comme combustible industriel.
Les processus chimiques de la carbonisation : une pyrolyse du bois
16L’opération de carbonisation se définit comme une pyrolyse du bois, c’est-à-dire une décomposition de sa structure chimique sous l’action de la chaleur, dissociant les liaisons entre les molécules des composés du bois, cellulose, lignine, etc. indiqués plus haut.
17Cette dissociation intervient à partir d’une température de 275 à 300o C en chauffant le bois en l’absence d’air. L’opération passe par plusieurs phases successives :
- d’abord une volatilisation de l’eau jusqu’à 100o C, accompagnée d’un dégagement d’huiles à travers les gaz ;
- ensuite, à partir de 100o C, une décomposition des polymères ;
- enfin, entre 250 et 300o C, une destruction complète de la structure chimique du bois, ne laissant plus que du carbone, tandis que tous les hydrocarbures se dégagent en phase gazeuse.
- La pyrolyse du bois, dans tous les cas, engendre, en l’absence quasi complète d’oxygène, une série de produits diversifiés sous les trois phases solide, liquide et gazeuse :
- un composé solide, le charbon de bois proprement dit ;
- des condensats comprenant des acides et alcools (acide acétique, acide méthylique ou méthanol, des dérivés phénoliques, des produits divers notamment aromatiques tels que le furfural), des goudrons et des matières organiques (le pyroligneux) ;
- de l’eau, évacuée par vaporisation ;
- des gaz (gaz carbonique CO2, monoxyde de carbone CO, C2H4, CH4).
18C’est la diversité de cette gamme de produits et sous-produits qui a fait de la carbonisation un procédé d’intérêt majeur aux débuts de l’industrie chimique, et qui lui conserve encore aujourd’hui un intérêt non négligeable, malgré son abandon désormais quasi total dans les pays industrialisés (mais nullement dans les pays en développement) pour la production du combustible métallurgique.
19La proportion de chacun des produits obtenus – à commencer par la quantité de charbon de bois – varie fortement en fonction de la méthode employée, c’est-à-dire, en fin de compte de la température et de la vitesse de chauffage. Il a été en effet établi depuis le xixe siècle d’une part que le rendement massique en charbon de bois était d’autant plus élevé que l’opération de carbonisation était plus lente ; et d’autre part que la teneur en carbone pur du charbon de bois augmentait constamment avec la température de l’opération. C’est le paramètre du rendement en poids de charbon par rapport au bois sec – (le rendement volumique intéressant aussi le sidérurgiste pour la composition des charges dans le haut fourneau, en fonction de la capacité interne de l’appareil) qui a au premier chef servi à évaluer les innovations mises an point au cours du xix siècle en matière de carbonisation à usage industriel.
20Les deux voies suivies parallèlement au xixe siècle pour obtenir le charbon de bois par pyrolyse ont été celle de la pyrolyse dite aujourd’hui à basse température, faisant intervenir une combustion partielle, en améliorant la méthode forestière traditionnelle, et celle, entièrement nouvelle, de la pyrolyse à haute température, sous la forme d’une distillation en vase clos, suivant une dualité que l’on retrouve complètement à propos de la cokéfaction, c’est-à-dire la carbonisation de la houille. La première mettait l’accent sur l’obtention du composé solide, le charbon de bois ; la seconde visait à recueillir plus systématiquement les sous-produits de l’opération, à des fins chimiques, qui s’avérèrent d’une grande valeur lucrative.
21La méthode forestière, que l’on appelait par suffocation aux xviiie et xixe siècles, constitue une combustion partielle, et comme telle, elle comporte une limite intrinsèque sur le plan du rendement, puisqu’une partie du pouvoir calorifique du bois sec est absorbée pour vaporiser l’eau hygroscopique contenue dans celui-ci et assurer le travail de dissociation moléculaire. La formule de la distillation fait appel, quant à elle, à une source de chaleur externe, à un apport thermique exogène, et comme telle présente un rendement théorique plus élevé en ce qui concerne la gamme des produits obtenus.
22L’opération de carbonisation, en raison même de sa nature sur le plan chimique et du changement des réactions mises en jeu au fur et à mesure de son avancement, apparaît donc comme un processus complexe faisant intervenir une grande variété de paramètres. On conçoit aisément dans ces conditions que la détermination du meilleur procédé à suivre ait donné lieu à de nombreux essais, et que la variété des facteurs ait suscité de nombreuses difficultés d’appréciation dans l’évaluation des diverses formules expérimentées, à l’origine des divergences constamment rencontrées historiquement d’un théoricien et d’un praticien à l’autre.
23Deux filières techniques ont, dans ces conditions, été explorées depuis l’extrême fin du xviiie siècle en vue d’accroître la productivité physique, par rapport à la matière première ligneuse, du combustible végétal préparé pour l’industrie sidérurgique :
- d’une part, la voie du perfectionnement de la méthode de combustion partielle en meules ;
- de l’autre, celle de la préparation du combustible en vase clos, sous les deux formes de la distillation proprement dite, et de la carbonisation partielle au contact de gaz chauds.
Le perfectionnement des procédés traditionnels en meules
L’état de la technique classique à la fin du xviiie siècle
24Les techniques de carbonisation du bois employées pour l’industrie sidérurgique peuvent sembler relativement bien connues à travers à la fois des ouvrages spécifiques (Art du Charbonnier de Duhamel du Monceau, Art du Charbonnier d’Edme Rigoley, collaborateur de Buffon) et des descriptions données dans des cadres plus généraux (articles « Fer. Grosses Forges » et « Charbonnier » de l’Encyclopédie de d’Alembert et Diderot, chapitre sur les combustibles de la Sidérotechnie d’Hassenfratz, en 1812). Tous ces témoignages confirment que la méthode universellement utilisée en France à cette époque était celle de la carbonisation en meules à l’air libre, dite encore méthode des forêts. Pouvant être définie géométriquement comme un solide de révolution, la meule, on le sait, est constituée d’un empilement minutieusement ordonné de bûches disposées obliquement, placée entièrement à l’air libre, sans partie enterrée.
25Cette disposition s’oppose aux tas horizontaux employés dans d’autres régions européennes, notamment en Europe centrale et en Scandinavie. Elle diffère également du système des fosses, connu, semble-t-il, en France au Moyen Âge (et sans doute auparavant dans l’Antiquité), dont l’usage avait complètement cessé ici au xviiie siècle selon les auteurs cités, mais s’est poursuivi dans d’autres parties du monde (Asie du Sud-Est, Amérique latine) jusqu’en plein xxe siècle. Le débat fut soulevé, en tout cas, au cours du xviiie siècle, parmi les milieux sidérurgiques et la science officielle, à la suite de la multiplication des voyages privés et des missions d’information à l’étranger pour le compte des pouvoirs publics, des avantages respectifs de la méthode en meules, dite à la française, et de celle des tas horizontaux, telle qu’elle était pratiquée en Suède et en Styrie-Carinthie, deux régions de référence traditionnelle pour la métallurgie au bois. Mais à s’en rapporter à d’autres auteurs, la dualité de la méthode en tas horizontaux et en meules coniques ne recouvrirait pas simplement un clivage d’ordre géographique ; elle correspondrait à la succession dans le temps de deux systèmes, dont le plus ancien se serait maintenu dans certaines contrées en liaison avec la nature des essences dominantes. Le procédé en meules est en effet parfois appelé nouvelle méthode des forêts, par opposition à l’ancienne désignant celle des tas horizontaux restée en usage dans les pays de résineux, d’Europe centrale et scandinave notamment, et plus généralement sous des climats montagnards et des latitudes nordiques5.
26Ces précisions préalables apportées, ce fut presque exclusivement au perfectionnement de la méthode en meules que, dans la voie de la combustion partielle à l’air libre, travaillèrent ensuite les inventeurs français durant la période envisagée ici. S’il existait une méthode générale dans l’ensemble de la France, celle-ci comportait dans le détail de nombreuses variantes régionales, incomplètement connues pour le moment, qui ouvrent la perspective d’une approche de type ethnographique de cette technique.
Les travaux préparatoires : l’établissement de l’aire de carbonisation
27Toutes les descriptions de la fin du xviiie siècle et du début du suivant s’accordent à reconnaître une importance essentielle à l’établissement, le plus souvent dans une clairière au milieu des bois, (ou en lisière de forêts ?) d’une place à charbonner, souvent appelée faulde. Cet emplacement devait présenter la plus grande planité et la plus grande stabilité possibles. L’usage recommandait de se servir d’emplacements ayant déjà été employés à cet effet, pour éviter d’avoir à refaire un travail préparatoire jugé long et coûteux. D’où une relative fixité, sur le plan des sites, de ces places charbonnières, contrastant avec l’image d’errance et de migration parfois associée au métier de charbonnier : le lieu de travail restait, même si le travailleur passait. Tous les traités insistent sur le soin qu’il fallait apporter au choix de la faulde, quant au substrat, dirions-nous géologique, du sol. Ainsi, sur un fond de pierrailles et de sable, convenait-il de remblayer l’endroit avec de l’argile, que l’on tassait ensuite. Il en allait de même de l’exposition vis-à-vis des vents et du soleil. Tous les auteurs, du xviiie siècle aussi bien que du suivant, recommandaient, pour l’utilisation de cette méthode, de rendre aussi sèche que possible la place à carboniser, au besoin « en y brûlant des bois morts, des étèles ou des ramilles », et si l’on ne parvenait pas ainsi à assainir le terrain, d’y disposer une sorte de ehassis formé de « grosses branches ou (de) troncs d’arbres serrés les uns contre les autres, et recouverts d’une couche de terre et de fraisil6 ».
28La place à charbonner proprement dite, où l’on dressait la meule, ou aire, devait être très soigneusement nettoyée de toutes les herbes, ronces et racines, mousses, gazon, ou encore taupinières, ainsi que ses abords immédiats pour éviter toute propagation d’un éventuel incendie. Le même souci de sécurité conduisait à placer les meules au milieu d’une clairière suffisamment vaste, et à disposer les tas de bois coupé destinés à leur confection à une distance à la fois suffisamment éloignée des aires où le feu serait mis et cependant assez proche pour éviter de trop longues allées et venues dans la manutention entre les tas et les aires, qui s’effectuaient à l’aide d’une brouette. Il n’est pas exclu que ces recommandations n’aient pas été simplement le fruit d’une expérience séculaire de bon sens, mais aient traduit une réflexion récente, voire contemporaine, typique du milieu que nous avons appelé celui des « sidérurgistes éclairés », visant à rationaliser et en fait intensifier le travail.
29Le bois à charbonner était débité en bûches partiellement calibrées, dont les dimensions variaient cette fois considérablement d’une région à l’autre. Dans certaines provinces, toutefois, un souci d’uniformisation, sinon de normalisation, avait prévalu, et c’est ainsi qu’en Bourgogne, sous l’Ancien Régime, régnait largement l’usage d’une bûche de 2 pieds ½ de roi de longueur. Dans toute la France, ces bûches étaient disposées, sur l’aire de stockage, en tas parallélipipédiques contenant chacun une corde, dite de charbonnette, dont les dimensions variaient elles-mêmes très fortement suivant les contrées et pas seulement les provinces. En Bourgogne, cette corde de charbonnette avait 8 pieds-de-roi de longueur, sur 2 ½ (la longueur de la bûche) de largeur et 4 de hauteur. Cette mesure fut révisée au début du siècle suivant, sur la base d’une bûche de 2 pieds de longueur, et d’une capacité de 36 pieds cubes (6 × 2 × 3), témoignant d’une sorte de simplification dans le cadre d’un système de mesures restant fondé sur les anciennes unités.
30L’âge des bois à carboniser variait suivant la nature des essences disponibles d’une région à l’autre, et en fonction des modes d’aménagement forestier adoptés. Dans les pays de plaines et de plateaux où la formation végétale dominante était la hêtraie atlantique, l’on pratiquait un aménagement en taillis à 20-25 ans, comme en Champagne, en Bourgogne, en Barrois et dans les Ardennes. Mais dans les régions de montagne, haute ou moyenne, la lenteur du cycle végétatif conduisait à charbonner des bois de 80 à 90 ans, comme sur le versant alsacien des Vosges7. Dans les Landes, on carbonisait des pins de 80 ans devenus impropres à donner de la résine8.
La confection de la meule
31L’opération la plus longue et complexe, ensuite, était celle de l’érection, ou dressage, de la meule, qui donnait lieu à de nombreuses variantes.
32Cette diversité se manifestait d’abord à propos du support central de l’édifice, autour duquel on empilait les bûches. Au centre de l’aire, on fichait ainsi, en pays briard, une perche robuste, ou un mât, contre laquelle on appuyait, pour l’étayer et la tenir droite, quatre grosses bûches disposées en croix. On pouvait aussi utiliser des bûches affûtées vers le bas et fendues en quatre vers le haut, qui venaient s’emboîter les unes dans les autres ; on pouvait encore disposer des bûches entretoisées en carré. En Basse-Bourgogne, selon Rigoley, l’on utilisait 3 perches disposées en pied-de-chèvre, de 7 à 8 pieds de haut, reliées en leur milieu et à leur sommet, par deux couronnes de bois entrelacés. Dans tous les cas, cette colonne centrale était destinée à servir ultérieurement de cheminée à la meule après sa mise en feu.
33Les bûches étaient ensuite empilées du centre vers la périphérie, le plus fréquemment en couches concentriques, et en assises superposées, qui donnaient à chaque étage de la meule une forme tronconique, ou plus rarement, en carré, celle-ci présentant dans ce cas une allure de pyramide tronquée. Si les bûches étaient de longueur uniforme, elles n’étaient pas de la même épaisseur, et l’on avait soin de placer au centre les plus grosses d’entre elles, et les plus menues sur la périphérie, de manière à prévenir les effets de l’affaissement se produisant inévitablement lors de la cuisson. Pour les mêmes raisons, lorsque les bois à carboniser provenaient d’essences différentes, il était recommandé de placer les bois durs au centre et les bois tendres sur la périphérie9. Selon l’usage suivi en Brie, mais inconnu en Champagne et en Bourgogne, chaque étage reposait sur un plancher de menu bois blanc formé de bûches disposées radialement par rapport au centre de la meule.
34La taille des meules variait également beaucoup d’une région à l’autre, et les débats étaient infinis entre spécialistes sur les dimensions à leur donner. Par suite des besoins considérables en combustible de l’industrie, les meules destinées à la sidérurgie étaient souvent de bien plus grandes dimensions que celles produisant du charbon pour les usages domestiques. Selon Guettier, décrivant la méthode forestière classique au milieu des années 1840, le diamètre des meules en Champagne et dans les Ardennes françaises variait entre 4 et 8 mètres, pour une contenance de 40 à 60 stères de bois. Mais il faisait aussi état de meules de 12 à 14 mètres de diamètre, contenant de 100 à 150 stères (on a construit au xxe siècle des meules contenant jusqu’à 400 stères10). S’il les présumait susceptibles d’économies d’échelle (avant la lettre) sur le plan des frais de main-d’œuvre, il les estimait plus difficiles à mettre en œuvre que des meules de plus petites dimensions11.
La couverture de la meule, ou feuillage
35Préalablement à sa mise en feu, la meule dressée, à laquelle on donnait à partir de ce moment le nom de fourneau, était recouverte d’une série de couches superposées. Avant cette opération, l’on disposait du menu bois au sommet de la meule, pour en faciliter l’allumage le moment venu. La première couche était formée d’éléments végétaux, tels que des feuilles, des mousses des herbes, d’où le nom générique de feuillage, donné à l’ensemble de l’opération. Ces éléments étaient ramassés à l’aide d’un râteau en fer appelé dans l’Est herque. Une seconde couche, faite de terre, prélevée de préférence lorsque le sol était humide, était disposée par-dessus la précédente, après avoir trié les cailloux auxquels elle aurait pu se trouver mêlée. Une troisième couche était faite avec de la poussière de charbon, appelée fraisil, provenant des carbonisations précédentes.
La carbonisation proprement dite, ou cuisson du fourneau
36L’on avait soin, avant de mettre le feu au fourneau, de disposer des clayonnages devant celui-ci, du côté des vents dominants, donc de l’Ouest dans la majeure partie de la France.
37Pour procéder à l’allumage, lorsque le fourneau comportait un vide central formant cheminée comme dans l’usage bourguignon, on retirait la motte de terre l’obturant à son sommet, et on y jetait, du haut d’une échelle placée contre la meule, un panier de charbons enflammés. En Brie, où l’on se contentait de laisser une grosse bûche au centre, du dernier étage, on ôtait celle-ci, de sorte que le fourneau ne comportait ici de cheminée que sur le tiers de sa hauteur, et non sur la totalité de celle-ci comme en Champagne et en Bourgogne. Après y avoir jeté du menu bois dans cette cavité, on y lançait une pelletée de matières enflammées.
38Dans le Centre-Est, 6 à 7 heures après la mise en feu, le charbonnier, monté sur une échelle, rouvrait la cheminée qu’il avait refermée aussitôt après l’allumage, et en remplissait le vide soit avec du charbon, soit avec du bois très inflammable. Il jetait ensuite, à la pelle, une nouvelle couche de fraisil par-dessus celle formant la couche externe de la couverte, pour étouffer les fumées, opération appelée « retenir le fourneau ». Durant cette phase, le charbonnier avait soin de reboucher avec du gazon et de la terre les fissures qui avaient pu se former sur la couverte du fourneau, qu’il raffermissait sur toute sa circonférence en la battant avec le plat d’une pelle12.
39Deux à trois jours après la mise en feu, le charbonnier passait à l’opération nommée « donner les feux ». Il piquait avec l’extrémité de sa pelle la base de la couverte, pour y pratiquer des orifices ou évents, à des intervalles réguliers d’un pied et demi. Dans la méthode briarde, le charbonnier avait laissé, lors du feuillage, des évents tous les demi-pieds. La marche du fourneau était considérée comme normale lorsque la fumée s’échappant de ces orifices était claire et bleuâtre. Dans le cas contraire, le charbonnier rebouchait ces évents jusqu’à l’apparition de la fumée voulue. Lorsque l’on voulait obtenir d’excellents charbons, on portait à ce moment au rouge l’ensemble du fourneau pendant le temps d’une journée. La durée totale d’une cuisson était variable, et dépendait, selon les observateurs ou les praticiens, en particulier du substrat sur lequel la meule avait été dressée : 8 jours ainsi sur un terrain dit fort ; 6 seulement sur un terrain meuble, sablonneux et pierreux13. On avait déjà commencé à reconnaître qu’une cuisson prolongée contribuait à une meilleure carbonisation. Ainsi en recommandant les temps qui viennent d’être indiqués, Rigoley blâmait-il les charbonniers qui se contentaient de 4 jours, mais n’obtenaient qu’un charbon très friable, avec un rendement en poids nettement inférieur.
40Une fois la cuisson terminée, le cas échéant, par le rougissage, le charbonnier tamponnait toutes les ouvertures et recouvrait la surface de la meule d’une couche de terre humide14. Après avoir laissé refroidir la meule un à deux jours, on enlevait les couvertes pour retirer le charbon à l’aide d’un râteau. On l’emportait ensuite à l’usine sur des voitures spéciales appelées bannes ou vans (correspondant à l’unité de volume employée pour le charbon végétal), dont les côtés étaient constitués de clayonnages en osier, pour le protéger des chocs durant son transport.
41En dépit de l’absence d’expériences systématiques, le rendement en poids de l’opération de carbonisation en meules, à la fin du xviiie siècle, s’établissait autour d’un maximum de 15 à 18 kilogrammes de charbon pour 100 de bois sec débité en bûches. Cette valeur très faible était en elle-même une incitation à perfectionner ce procédé ou à rechercher une autre voie. Sur le plan de la main-d’œuvre, la carbonisation, réclamant des compétences spécifiques et des savoir-faire différenciés à ses différentes étapes, faisait appel à une série diversifiée d’ouvriers, les dresseurs, les feuilleurs et enfin les charbonniers proprement dits. Ce rôle de la main-d’œuvre explique la place tenue par ce poste dans le prix de revient du combustible végétal, dont le poids prépondérant dans les coûts généraux de fabrication de la fonte et du fer préoccupaient de plus en plus les maîtres de forges dans le contexte de la forte hausse des prix de la seconde moitié du xviiie siècle. On conçoit qu’ils se soient, dans ces conditions, intéressés à des procédés qui, moyennant un investissement plus élevé, étaient susceptibles de réclamer moins de personnel et de réduire les coûts d’exploitation.
42À côté de cette méthode en meules verticales universellement employée à travers la France, y compris dans l’aire de culture germanique formée par l’Alsace (où l’on ne semble pas avoir utilisé les meules horizontales connues en revanche dans celle-ci), on a fait usage anciennement d’autres procédés, tel celui qualifié d’immémorial dans les années 1820, qui se pratiquait dans la forêt du Beunon près de La Rochelle (Charente-Inférieure). Il consistait à placer le bois à carboniser, pour l’abriter des vents, dans un enclos maçonné fermé à son sommet par un planchéiage à claire-voie15. Bien que nous ignorions si ce dernier système était employé pour les besoins de la sidérurgie, les capacités de production semblent avoir mieux correspondu à la clientèle de consommateurs urbains du grand port atlantique qu’au service de l’industrie métallurgique.
Les perfectionnements apportés à la méthode en meules au xixe siècle
Une voie discrète mais permanente de progrès
43Les débats qui avaient eu lieu durant le dernier tiers du xviiie siècle, et dont un Rigoley se fait l’écho, sur la meilleure façon de carboniser le bois pour l’usage des forges, avaient surtout porté sur la comparaison des différents procédés existants employés d’une région ou d’un pays à l’autre. Il s’était agi là d’une démarche de sélection analogue à celle des naturalistes et des agronomes, typique du Siècle des Lumières. C’est seulement ensuite, semble-t-il, une fois que l’on eut reconnu l’impossibilité d’adopter, dans le contexte phytoclimatique français, les méthodes mises en œuvre dans les pays du continent – Suède, Styrie-Carinthie – faisant référence en matière de technique sidérurgique, que l’on en vint à tenter de tirer davantage de la méthode française, c’est-à-dire, en résumé, d’en accroître le rendement massique.
44Les différentes solutions qui furent alors éprouvées eurent toutes un caractère partiel et ponctuel : elles amélioraient la méthode forestière – ou du moins se proposaient de le faire – sur un aspect particulier, au plus deux simultanément, sans chercher à la réformer globalement, dans sa totalité. C’est sans doute par suite de leur nature fragmentaire que ces tentatives sont souvent passées inaperçues dans la littérature technique contemporaine et plus encore dans l’historiographie de la sidérurgie française. Cette voie se prêtait particulièrement aux recherches menées spontanément, sur le tas, à la base même de l’industrie, par les opérateurs ou les industriels eux-mêmes, et le fait même qu’elles aient été le plus fréquemment réalisées sur les lieux habituels de carbonisation, au fond des bois, n’a pu que contribuer à les faire peu remarquer d’observateurs extérieurs. En raison aussi de leur caractère peu spectaculaire, ces perfectionnements obtenus à l’initiative spontanée des industriels, voire des praticiens de la carbonisation eux-mêmes, ne donnaient pas lieu à une particulière publicité. Aussi bien l’on ne s’étonnera pas que leurs auteurs n’aient pas éprouvé le besoin, ou ressenti la nécessité, d’en protéger la découverte par le dépôt d’un brevet, même si ce courant de recherches n’est pas resté à l’écart, bien au contraire, de la pratique, encore naissante en France jusqu’aux années 1830, de la propriété industrielle instituée par la loi de 1791. Ces remarques préalables étant faites, il est possible de classer ces différentes innovations partielles introduites dans la classique méthode en meules en fonction de l’élément de la structure ou du stade de l’opération concernée.
Les innovations d’amont, au stade du façonnage du bois
45Le calibrage des bûches de charbonnette, qui semble avoir été pratiqué anciennement, indique l’importance déjà attribuée dans la pratique traditionnelle à un débitage approprié du bois empilé dans la meule. Plusieurs témoignages tendent à montrer qu’une évolution serait intervenue sur ce plan durant le second quart du xixe siècle.
46Il s’est agi avant tout ici du passage du débitage à la hache ou à la serpe au sciage manuel. Elle est ainsi notée par plusieurs élèves-ingénieurs en visite dans le Châtillonnais au milieu des années 1820, qui en remarquent tous le caractère récent : « On a fait depuis un à deux ans – observe ainsi P. Delaplanche en 1825 – une amélioration sensible dans le mode de couper le bois, au lieu de le faire à la hache, ce qui perdait considérablement de bois, on le scie avec des scies particulières, faites à Besançon tout récemment, on s’en trouve très bien16. » Un autre élève, Boudousquier, ajoute l’année suivante d’éclairantes précisions sur les avantages de la formule : « Autrefois, le bois provenant des futaies était divisé en billes par le moyen de la hache. Mais ce genre de travail, outre qu’il produisait des éclats, ce qui donnait lieu à des pertes, rendait le bois plein propre au déchet par ses extrémités. La bûche, en effet, présentait aux deux bouts des sections obliques à l’axe qui, pendant la carbonisation, se réduisait en fraisil […] La Compagnie fournit aux travailleurs de petites scies, d’un emploi commode, et tout le bois de 1 pouce de diamètre et au-dessus est scié17. »
47Il convient, cependant, de mentionner deux facteurs susceptibles d’avoir ralenti la diffusion de cette pratique, en dépit de ces incontestables avantages : d’une part, une certaine résistance de la part des ouvriers à changer d’outils de travail, à abandonner leurs instruments habituels (notée ainsi en 1826 à propos des charbonniers travaillant pour l’usine de Sainte-Colombe-sur-Seine) ; et d’autre part, un certain surcoût pour les opérations de forestage, évalué par Sauvage dans le cas des Ardennes à 15-25 centimes-or par corde, mesure locale de 3 stères.
Le problème du site de carbonisation : forêt ou usine ?
48L’un des obstacles essentiels au perfectionnement de la méthode des meules était lié, selon nombre de maîtres de forges, au lieu de carbonisation lui-même. Ils estimaient qu’il n’était guère possible d’imposer une réforme de leurs pratiques réputées routinières aux ouvriers chargés de cette opération, dès lors que celle-ci se pratiquait en forêt, milieu ouvert où ne pouvait s’exercer qu’un contrôle patronal très relâché.
49La carbonisation en meules ne pouvait s’effectuer à l’usine même que dans des cas très particuliers, eu égard au problème de l’acheminement du bois. Il fallait, pour cela, que l’établissement fût placé au bord d’une rivière flottable, ce qui n’allait pas sans créer des problèmes pour le fonctionnement de l’usine elle-même, en raison des réticences traditionnelles de la puissance publique à accorder des prises d’eau usinières sur ce type de cours d’eau, ainsi que des servitudes d’usage en résultant. Ces conditions ne se rencontraient en France que dans un nombre de cas limité, à l’inverse des pays scandinaves ou d’Europe centrale.
50Ce furent essentiellement des forges établies le long du Doubs qui, bénéficiant de ces facilités d’approvisionnement, appliquèrent la formule de la carbonisation à l’usine. Ainsi aux deux grands établissements d’Audincourt et de Bourguignon (Doubs), le bois arrivé par flottage des forêts du Jura était débarqué sur le port de l’usine, et y était mis à sécher le temps nécessaire, avant d’être carbonisé sur des chantiers placés à cet endroit. À la faveur de cette situation exceptionnelle dans cette partie de la France, les établissements de la Compagnie d’Audincourt devinrent au xixe siècle l’un des hauts lieux des recherches, théoriques et opérationnelles sur la carbonisation du bois, menées aussi bien à l’initiative de l’entreprise que de chercheurs extérieurs, dont les plus remarquables de toutes restèrent sans contredit celles qu’y poursuivit le jeune Ebelmen entre 1835 et 1843. Il en alla de même, à un moindre degré, des usines alsaciennes de Rothau, qui furent aussi le théâtre d’un certain nombre de recherches similaires, et auxquelles l’essentiel du bois était amené par flottage sur la Bruche18.
51Les usines implantées sur la Marne auraient sans doute pu suivre la même voie si le flottage de bois à carboniser ne s’était trouvé en concurrence avec celui de bois de chauffage et de bois d’œuvre débité en planches destinés à la consommation de Paris et d’autres villes situées en amont, ainsi qu’avec la navigation. Il aurait encore pu être envisagé sur la Meuse et certains de ses affluents.
Le recours à une faulde artificielle
52L’une des principales voies explorées pour perfectionner le système des meules fut incontestablement le remplacement de la faulde naturelle par une faulde artificielle, en élévation ou à demi-enterrée, ce qui revenait à une sorte de retour, sous une forme très évoluée, à la méthode en fosses. Dans tous les cas, il s’agissait d’assurer l’inflammation de la meule par sa base, et non plus par son sommet à partir de la cheminée centrale, de telle sorte que le feu se propageât le plus uniformément à l’intérieur du bois à carboniser, ainsi que de la base vers le sommet. Ce type de faulde visait également à s’affranchir des sujétions inhérentes à une faulde naturelle, telles qu’en particulier sa détérioration par les agents atmosphériques. Nous avons vu, en effet, tous les soins que requérait, dans la méthode traditionnelle, la préparation de l’aire de carbonisation, de manière à en éliminer le maximum d’humidité et d’éléments végétaux ou minéraux parasites.
53C’est sur cette idée qu’était fondé le premier brevet d’invention déposé en France au titre de la loi de 1791 en vue de perfectionner la filière des meules. Daté du 1er ventôse an IX (13 mars 1801)19 ce brevet, dû à Denis-François Brune, maître de forges à Sorel (Eure-et-Loir), consistait à dresser la meule sur une faulde métallique formée de plaques de tôle de fer ou de fonte, sous laquelle avait été creusée une fosse formant un foyer. Une description de cette méthode appliquée au milieu des années 1820 pour le haut fourneau récemment construit à Ancy-le-Franc (Yonne)20 indique que la fosse creusée dans la terre avait en l’espèce de 5 à 6 mètres de diamètre et 0,50 mètre de profondeur. On dressait la meule proprement dite sur des plaques de tôle disposées au niveau du sol par-dessus cette excavation, et l’on introduisait des fagots dans des niches ménagées au centre de chacune des parois de la fosse. En mettant le feu aux fagots, on provoquait l’échauffement des plaques de tôle, qui, portées au rouge, embrasaient la base de la meule bien plus uniformément que par la méthode classique. L’auteur du brevet précisait que la carbonisation, avec son procédé durait de 24 à 30 heures, soit, par conséquent, un temps nettement inférieur à celui nécessité par la méthode traditionnelle, élément allant dans le sens d’une plus grande productivité sur le plan économique, mais peut-être contestable d’un strict point de vue chimique. Il se targuait d’avoir obtenu avec sa méthode un rendement en poids double de celui constaté habituellement. Son procédé fit l’objet d’une expérimentation officielle au Conservatoire national des arts et métiers, dont les résultats furent rapportés devant le conseil des Mines de la République, et publiés dans les Annales des Arts. Le chimiste Jean-Baptiste Dumas, qui les décrivit en détail, constatait que le rendement massique en charbon variait avec cette formule entre 31 et 33 %, tout en émettant certaines réserves. Bien qu’ayant donné un meilleur résultat quant à la qualité du charbon obtenu, cette formule fut abandonnée à cet établissement avant la fin des années 1820, au motif qu’elle aurait été plus onéreuse, sans que nous disposions d’indications sur l’ordre de grandeur de ce surcoût21. Ce procédé était-il véritablement original ? Ou bien ne faisait-il que naturaliser en France une formule déjà connue à l’étranger ?
54C’est un procédé d’inspiration voisine qui fut mis en œuvre à Audincourt à la fin des années 1830 – début des années 1840, à l’époque où Ebelmen y poursuivait ses expériences et ses observations appelées au retentissement que l’on sait. L’on faisait appel, cette fois, à une faulde maçonnée, en creusant, au centre de la faulde, une fosse circulaire parementée de briques, en forme de cuvette, de plus petites dimensions que dans le cas précédent (1 mètre de diamètre en surface, et de 0,50 mètre de profondeur. Quatre carneaux souterrains passant sous l’aire de la faulde aboutissaient à cette sorte de chaudière, par-dessus laquelle l’on disposait, comme dans le système précédent, des plaques de tôle, supportées par un cadre métallique et un étai central. On interposait ici entre ces plaques et la meule elle-même un premier lit de bois constitué d’une grosse bûche entourée de bûchettes formant un tas de 2 mètres de diamètre environ, que l’on recouvrait d’un lit de feuilles, de terre et de fraisil, humectés et battus avec soin. On mettait le feu à la meule en jetant des branchages enflammés par l’un des carneaux de la chaudière, qui venaient embraser les fumerons placés sur le fond de celle-ci. Cette méthode, qui fit l’objet d’une expérimentation prolongée à Audincourt et à Bourguignon en 1841-1843 permettait d’obtenir une amélioration appréciable, de 18 %, sur le rendement massique en charbon. Elle en rendait en effet 28,50 kilogrammes pour 100 de bois sec, contre 24 avec la méthode ordinaire, alors même – ferons-nous observer – que ce dernier résultat était déjà bien supérieur à celui obtenu en moyenne, non seulement au xviiie siècle, mais aussi dans bien d’autres établissements contemporains22.
55Plus simple, le procédé, appelé parfois méthode de Wurtemberg23, mis en œuvre en 1830-31 à l’usine d’Audincourt et en 1858 à l’usine de Frouard (Meurthe, aujourd’hui Meurthe-et-Moselle), se bornait à modifier le dispositif de mise en feu, de manière à ce que la combustion se propageât à partir de la base et non plus du sommet de la meule. II consistait à ménager dans l’aire de carbonisation une chambre de combustion reliée au centre de la faulde par un conduit en tôle recourbé à l’extrémité aboutissant à celui-ci24.
Les innovations apportées au dressage et à la structure de la meule
56La question de la taille resta un objet de débats tout au long de la période parmi les milieux professionnels. Nous donnons ci-dessous la contenance et, le cas échéant, les dimensions principales des meules usitées sur différents sites au xixe siècle (cf. p. 273-274).
57L’une des conditions essentielles pour accroître la productivité de l’opération était de réduire au maximum les vides et les interstices à l’intérieur de la meule. Plusieurs formules furent essayées à cet effet, là encore dans les établissements de la Compagnie d’Audincourt, durant les mêmes années. Dans la première d’entre elles, l’on interposait entre la cheminée centrale du fourneau de carbonisation et les bûches une enveloppe, soutenue par des piquets verticaux, et remplie de brasier provenant des opérations de carbonisation précédentes, qui trouvaient ainsi un réemploi productif. Celle disposition était pratiquée sur des meules de 10 mètres de diamètre à la base, d’une contenance moyenne de 60 stères, et dont la cheminée centrale était remplie de fraisil. Une variante de cette méthode consistait à disposer sur la faulde et autour du cœur de la meule des fagots verticaux entre lesquels on interposait des rondins pour empêcher le tas de s’affaisser. La meule était ensuite dressée à la manière habituelle par-dessus le lit de fagots et autour de l’enceinte d’autres fagots entourant le cœur formé de fraisil. Ce furent ces deux formules, pratiquées à l’usine d’Audincourt même en 1841-1842 et reprises en forêt à la belle saison 1843, qui s’avérèrent être les plus productives. Avec la première, le rendement en poids s’éleva en moyenne à 30 kilogrammes de charbon pour 100 kilogrammes de bois, et à 31,3 kilogrammes avec la seconde, soit un gain de 25 et 30 % respectivement par rapport à la méthode ordinaire.
Dimensions des meules usitées sur différents sites de France (1820-1860).
| Date | Lieu (à l’usine même souligné) | Diamètre à la base (mètres) | Hauteur (mètres) | Contenance (stères) | Observations Rendements Rv : en volume Rp : en poids | Source(s) |
| 1825 | Veuxhaulles (21) (environs de) | ENSMP M. 1825 (41) | ||||
| 1826 | Châtillon-sur-Seine (Forêt de, pour l’usine de Sainte-Colombe) | 5 à 7 (15 à 20 pouces) | 3 (9 à 10 pouces) | 30 cordes de 36 pouces cubes soit 1080 pouces cubes | Rv : 40 % Rp : 26 % | ENSMP J. 1826 (15) M. 1826 (46) |
| 1829 | La Rochebernard (44) | 75 | Rv : 45 % Rp : 20 % | ENSMP J. 1829 (23) | ||
| 1832 | Forêts du Lot-et-Garonne | 1,50 mètre | 80 | Rv : 33 % | ENSMP M. 1832 (123bis) | |
| 1834 | Audincourt (25)* | 45 cordes de 100 pouces cubes | Rv : 39,29 % Rp : 24,47 % | ENSMP M. 1835 (188) | ||
| 1836 | Cirey-sur-la-Blaise (52) | 8 | 25 cordes soit 38 stères | ENSMP J. 1836 (48) | ||
| 1839-1840 | Audincourt (25) Méthode ordinaire | 150-160 | Rv : 35,40 % Rp : 24 % | ENSMP M. 1843 (336) | ||
| 1843 | Audincourt (25) Méthode améliorée avec cœur en fraisil | 10 | 1,50 mètre ? | 60 | Rv : 42,90 % Rp : 30 % | Id. |
| 1843 | Audincourt (25) Procédé avec cœur en fraisil et lit de fagots | 40 | Rv : 37,40 % Rp : 31,37 % | Id. | ||
| 1843 | Audincourt (25) Procédé avec faulde maçonnée et cœur en fraisil | 60 | Rv : 40,66 % Rp : 28,50 % | Id. | ||
| 1843 | Haironville (55) | 50 | Rv : 40 % (hêtre) | ENSMP J. 1843 (87) | ||
| 1849 | Baudy (87) | 70 max. | Rv : 25-28 % (châtaignier) 30-33 % (chêne) | ENSMP M. 1849 (416) | ||
| 1849 | Auberive (52) (forêt d’) | 7,30 | 2,10 | 25 | Rv : 36 % | ENSMP M. 1849 (431) |
| 1850 | Le Manois (52) | 15-20 | Rv : 38 % (hêtre) | ENSMP J. 1850 (127) | ||
| 1850 | Audincourt (25) | 2 | 80-90 | Rv : 37-48 % (suivant bois plus dur ou plus léger) | Ibid. | |
| Id. en 1859 | Audincourt (25) | 9-10 | 2,50 | 80-90 | ENSMP M. 1859 (718) ? | |
| 1855 | Nièvre (forêts du département) | 11 | 2,66 (8 pouces) | 55-63 | Rv : 0,32-0,37 % Rp : 0,18-0,20 % | ENSMP M. 1855 (576) |
| 1857 | Roches-sur-Marne (52) | 7 | 3 | ENSMP M. 1857 (628) | ||
| 1858 | Frouard (54) | 10 | 24 à 30 | Rv : 45 % (méthode ordinaire) Rv : 54-58 % (méthode de Wurtemberg) | ENSMP J. 1858 (669) | |
| 1859 | Rans (39) (forêts près de) | 136 | Rp : 28 % | ENSMP J. 1859 (214) |

* Résultats de l’ensemble des 141 meules cuites à l’usine du 1er janvier au 31 décembre 1834.
Le contrôle de la conduite du feu
58Le dernier aspect à avoir retenu l’attention des techniciens soucieux d’améliorer le rendement de la méthode en meules concerne la conduite du feu durant l’opération de carbonisation proprement dite. Il semble que ce soit aux célèbres établissements De Dietrich de Niederbronn (Bas-Rhin) que l’on se soit le plus préoccupé de cet aspect, avec des résultats durables, puisqu’aussi bien les solutions mises au point dans les années 1820 continuaient d’y être appliquées une dizaine ou une quinzaine d’années plus tard, vers 1836-1837.
59Les recherches menées en Basse-Alsace mirent en évidence que l’on pouvait accroître très sensiblement le rendement massique en charbon en améliorant le tirage du fourneau, d’une part en régularisant la ventilation interne de la meule au moyen des évents, et en facilitant d’autre part l’évacuation de la fumée, c’est-à-dire des gaz brûlés, tout en donnant à l’opération plus de lenteur et d’uniformité. À l’inverse d’autres techniciens contemporains, tels que ceux d’Audincourt, le promoteur de ces méthodes, Robin, directeur des Usines de Niederbronn, recommandait d’employer des meules de bien moindre contenance que celles employées ordinairement, de 10 à 20 stères seulement. Sur une meule de structure tout à fait classique, il faisait percer successivement trois rangées d’évents : une première, à la base même de la meule, juste aussitôt après la mise en feu, formée, chaque pied pour les bois durs, et tous les pieds et demi pour les bois tendres, d’orifices d’un pouce de diamètre ; une seconde, au bout du 4e ou 5e jour, à la jointure de la seconde et de la troisième assise (assise supérieure) de la meule ; la troisième, enfin, deux ou trois jours plus tard, au niveau de l’interface entre les seconde et première assise25.
60Des mesures effectuées sur 8 opérations pratiquées avec des essences très variées, établirent que ce mode de combustion, exigeant une grande attention de la part des ouvriers, faisait apparaître un rendement en poids de 23 à 24 % contre 18 à 19 % avec la méthode classique. Il convient de noter que ces résultats étaient atteints avec des essences de bois provenant du massif vosgien (hêtre, chêne, pin), à cycle végétatif tardif, dont les coupes avaient lieu à des intervalles très éloignés (60 à 90 ans).
Les formules de combustion partielle en fours amovibles ou fixes
61Sans remettre en cause le principe de la combustion partielle, dans laquelle l’énergie thermique était empruntée au carbone contenu dans le bois, un certain nombre d’inventeurs proposèrent très tôt de pratiquer l’opération à l’intérieur d’une enceinte fermée, sans que l’on eût affaire pour autant à une distillation proprement dite. Il s’agissait tout à la fois – espérait-on – d’obtenir un meilleur rendement thermique, et donc d’économiser l’énergie, et de pouvoir recueillir les sous-produits de l’opération perdus suivant la méthode en meules habituelle.
62Plusieurs brevets furent pris dans ce sens avant 1815, qui paraissent avoir été fondés sur une réelle application opérationnelle. Dans celui dû à Nicolas Liard, en 180626, et celui déposé par Joseph Bordier27, la carbonisation était pratiquée dans un four voûté en briques, de forme parallélipipédique dans le premier cas, d’où les distillats obtenus étaient recueillis dans des tonneaux par l’intermédiaire de tuyauteries appropriées. L’auteur du premier de ces deux brevets se prévalait d’un rendement double de celui obtenu par les méthodes ordinaires, et le second, plus modestement, « d’un tiers à un quart en plus ».
63Ce fut cependant après 1815 que la voie ouverte par ces inventeurs suscita le plus d’intérêt, puisque 7 brevets en relevant furent déposés entre 1816 et 1834. Les uns se rapportaient à des fourneaux dits portatifs, les autres à des installations fixes en dur.
64De toutes les solutions proposées, la moins lourde était celle dite de « l’abri de meule », brevetée en 1819 par la firme Foucaud et Cie28. Elle consistait à recouvrir la meule par une enveloppe conique en épousant étroitement la forme, constituée d’une carcasse de bois supportant un clayonnage d’osier enduit d’argile mélangée d’herbe. Les dimensions mentionnées par le brevet – 10 mètres de diamètre à la base, 2,5 à 3 mètres de hauteur – correspondent au type de meule le plus couramment rencontré en France à l’époque29. Un système de tubulures permettait là encore de recueillir les condensats dans des tonneaux à partir d’un registre circulaire placé au sommet de l’abri. Les finalités de ce dispositif en apparence simple étaient multiples : protéger la meule des courants d’air ; accroître le rendement physique en charbon ; valoriser sur le plan de la rentabilité la fabrication de celui-ci en récupérant les sous-produits. Ces préoccupations s’accordaient bien avec l’activité de ses déposants, négociants en charbons, et la cession de ce brevet en 1819 à la maison Jacmart Frères de Paris confirme l’intérêt commercial du procédé. L’amélioration de rendement que celui-ci permettait d’obtenir est attestée par les plus éminents chimistes contemporains, à commencer par le baron Thenard et Jean-Baptiste Dumas. C’est de la même inspiration que procédait le dispositif de meule couverte breveté, lui, par Gohier en 181930.
65D’autres solutions faisaient appel à des installations permanentes déjà plus lourdes. Il s’est agi, en premier lieu, de celles fondées sur le principe de la meule enterrée. Le dispositif imaginé par Jean Baptiste De Joannis31 comportait un four circulaire voûté en maçonnerie, dont la partie inférieure était enterrée, d’une capacité d’environ 30 mètres cubes, fermé à son sommet par un couvercle métallique d’où partaient là encore des canalisations reliées à des tonneaux de condensation. Le bois disposé à l’intérieur de ce four sur un lit de briques qui servait à l’enflammer par la base et auquel aboutissaient une série de carneaux souterrains assurant la ventilation. Ce système, ayant fait l’objet d’essais en forêt déjà importants puisque « plusieurs milliers de sacs de charbon » auraient été fabriqués suivant ce procédé procurant un rendement de 25 % en poids, fit l’objet d’un rapport favorable de la part du chimiste D’Arcet. La littérature technique contemporaine évoque une formule voisine, mise au point au même moment, en 1818-1819, par un certain De la Chabeaussière, mais qui ne semble avoir donné lieu à aucun brevet32. Une fosse, ici en terre battue, de 3 mètres de diamètre sur 3,30 mètres de hauteur, et ventilée à la base par 8 conduits souterrains, était également surmontée d’un couvercle en tôle portant des tuyaux reliés à des caisses de condensation des vapeurs. Dans son brevet déposé en 183033, Nicolas Wolff, de Rothau (Vosges, puis Bas-Rhin) recourait, de son côté, à une fosse carrée également enterrée, mais dans laquelle le bois était empilé horizontalement et non pas verticalement comme dans les meules classiques à la française, une telle disposition paraissant avoir été inspirée par les pratiques d’Europe centrale. Les systèmes proposés en 1825 par les frères Ramus (Michel, Hippolyte et Antoine Ramus)34 et en 1827 par Victor Jolly et Bruno Ewbank35, dans lesquels un four de carbonisation pouvait être chargé (et mis à feu) par le sommet et déchargé par la base – avec dans le premier cas des analogies avec le four à chaux – traduisaient, quant à eux, une réflexion sur la continuité de fonctionnement de ce type d’appareils.
66Le perfectionnement des meules, soit sous la forme de la meule couverte, soit sous celle de la combustion partielle en four, connut un très net regain d’intérêt à la fin des années 1830 et durant la décennie suivante. Dix brevets furent en effet déposés sur ce thème entre 1837 et 1849 : nouveau brevet de Nicolas Wolff en 1837, brevets et certificats d’addition de Joseph Claudot en 1839 et 1841-1842, brevet de Nicolas Schmitt en 1840, de Philibert-Émile Laligant en 1842, brevet et certificats d’addition de Louis Lacoffrette en 1844-1846, brevet suivi de certificat d’addition de Léopold Turek en 1845-1846, du capitaine Dumoulin en 1846, brevet et certificats de Mme Millocheau en 1847-1848, de Pierre-Jean Martin en 1849.
67À la fin des années 1850, les essais se multiplièrent, en Champagne cette fois, autour de formules de combustion partielle en fours ou s’intitulant en vase clos même si elles ne faisaient intervenir aucune distillation. Dans ses essais conduits vers 1855, M. Colas faisait appel à deux cuves concentriques dans lesquelles le bois disposé sur des grilles était enflammé à partir d’un foyer placé au centre, jouant le rôle de la cheminée dans une meule ordinaire. Le système combinait en fait les deux principes de la combustion partielle et du contact de gaz chauds recyclés. Un ventilateur servait à la fois à activer initialement le feu, et à aspirer des gaz produits par la combustion pour les renvoyer sur les bûches en cours de carbonisation. Le procédé permettait normalement d’obtenir, à l’issue d’une carbonisation complète, un charbon d’une remarquable stabilité mécanique36. Un dispositif très voisin du précédent était en service opérationnel à la même époque dans un autre établissement haut-marnais, celui d’Eurville, mais qui aurait donné des résultats nettement moins satisfaisants quant à la qualité du charbon obtenu, en contrepartie d’un rendement en volume apparemment élevé de 66 %. L’inconvénient de ces installations résidait dans la nécessité d’une force motrice pour actionner le ventilateur ; dans le dernier cas, celle-ci était fournie par une petite machine à vapeur37. Quoique qualifiés de procédés en vase clos par leurs utilisateurs ou inventeurs, ces dispositifs, qui ne servaient en rien à recueillir les sous-produits, relevaient du principe de la combustion partielle et non pas de celui de la distillation. Les capacités de production unitaires des appareils employés à Eurville étaient de 6 mètres cubes de charbon pour le modèle cylindrique et 15 mètres cubes pour le modèle rectangulaire.
68À l’usine de Rachecourt-sur-Marne, l’on essaya peu avant 1859 la formule de fours-galeries – proches de ceux utilisés pour la dessiccation ou la torréfaction du bois, où circulaient sur des rails des wagonnets métalliques chargés de bois qui subissaient des températures croissantes, mais on dut bientôt l’abandonner parce qu’elle ne donnait qu’une carbonisation incomplète38. Celle-ci préfigurait-elle le dispositif qui fut breveté par l’un des anciens gérants de Châtillon-Commentry, Alexandre Lebrun-Virloy en 1860, et que l’entreprise tenta, un temps, de mettre en œuvre dans ses établissements du Châtillonnais ?
69Outre ces formules essayées en France même, il convient de mentionner l’intérêt porté pour d’autres mises en œuvre à l’étranger, sans que l’on puisse toujours dire si elles furent ou non reprises ici, ne serait-ce qu’à titre expérimental. Tard dans les années 1850, un technicien français, Jules Guillemin, travaillant aux forges de San Rafaël au Mexique – en ces temps où les dirigeants français formaient, on le sait, de grands desseins à l’endroit de ce pays –, fit connaître en France un procédé de carbonisation par combustion partielle en four, originaire des États-Unis, qu’il déclarait avoir pratiqué avec succès pendant trois années consécutives. Procurant un rendement en poids de 22 %, ce four voûté, construit en briques ordinaires, se caractérisait par une contenance élevée, de 272 stères39.
70Toutes ces expériences démontraient sans doute qu’il était possible de relever sensiblement le rendement en poids – ou en volume – obtenu par la méthode en meules, mais mettaient aussi en lumière les limitations d’une telle voie. Elle comportait un obstacle infranchissable, en ce sens qu’elle ne réalisait qu’une combustion partielle, et comme allaient le répétant les milieux scientifiques et notamment les chimistes, elle employait une partie du carbone contenu dans le bois pour vaporiser l’eau contenue structurellement dans le bois, porter la meule au rouge et compenser le rayonnement. Parallèlement, une autre partie du carbone se retrouvait dans les sous-produits de la carbonisation, goudrons, carbures d’hydrogène et autres composés, qui n’était récupérée que dans certains cas. Pour un rendement moyen en poids de 21 % de charbon contenant 88 % de carbone, les recherches poursuivies depuis le xixe siècle ont en effet établi qu’en moyenne, plus de 50 % de la masse de carbone contenue dans Je bois se trouvait perdue dans la carbonisation en meules, pour moitié dans le travail moléculaire de la carbonisation pour dissocier les constituants chimiques du bois, et pour l’autre moitié par absorption dans les sous-produits.
71Aussi bien, depuis la découverte du carbone à la fin du xviiie siècle et la mise en évidence de son rôle, s’était-on préoccupé, dans les milieux savants, de substituer à cette combustion partielle une distillation complète du bois au moyen de procédés in-vitro, typiquement inspirés par la chimie naissante, dans lesquels l’on faisait appel à une source de chaleur extérieure à la masse de bois à carboniser. Mais le problème était ici de faire passer l’opération du stade du laboratoire, où elle se pratiquait aisément, à celui de la production industrielle, ou pour reprendre la terminologie de l’époque, à la « distillation en grand ».
Une tentative d’industrialisation : distillation en vase clos et carbonisation partielle
Une voie radicalement nouvelle : la distillation en vase clos
De Lebon à Mollerat : de nouvelles perspectives pour la sidérurgie ou la naissance en France de la chimie organique ?
72Les recherches relatives à la distillation paraissent avoir été inspirées par les développements techniques contemporains relatifs aux autres combustibles, et notamment à la houille, apparemment sous l’influence de l’exemple britannique.
73Il est tout à fait significatif que le premier brevet en date du corpus relatif à la carbonisation du bois, même s’il ne se rapporte qu’en partie à cet objet, ait été celui, très célèbre, qui contenait aussi les découvertes de Philippe Lebon sur le gaz d’éclairage40. Car si l’on crédite légitimement ce dernier de cette innovation, il ne faut pas perdre de vue que ses recherches en la matière avaient débuté en 1792 par des observations sur les propriétés éclairantes de la flamme dégagée par la carbonisation, en laboratoire, de la sciure de bois, avant de s’étendre à d’autres combustibles aussi bien végétaux que fossiles comme la houille. S’il ne se rapporte pas directement à la carbonisation du bois pour la sidérurgie, dans la mesure où son auteur s’est surtout intéressé à la distillation de cette matière, le brevet portant sur l’appareil baptisé thermolampe par son auteur n’en constitue pas moins le point de départ historique d’une filière technique à part entière ayant intégré la préparation en vase clos du combustible végétal. Les recherches de l’inventeur avaient été également suscitées par les travaux qui s’étaient multipliés au cours des deux dernières décennies du xviiie siècle sur les gaz, dans la foulée des avancées de Lavoisier, et de la naissance de l’aérostation, à un moment où des chimistes tels qu’un Guyton de Morveau avaient tenté d’utiliser à cette fin les gaz issus de la carbonisation de divers combustibles. L’innovation essentielle apportée par Lebon pour notre propos consistait en un four maçonné formé d’une enceinte métallique en forme de U chauffée en son centre par une chaudière à charbon constituant la source de chaleur extérieure de cet ensemble clos41. Une tubulure permettait de recueillir les gaz condensables émanés de l’appareil.
74La voie inaugurée par Lebon, disparu prématurément en 1804, ne tarda pas à être explorée cette fois explicitement en vue de la production du charbon à usage sidérurgique combinée à celle des sous produits de la chimie du bois. Dès l’année ayant suivi le dépôt du brevet Lebon, un autre inventeur, Pierre Fremin, lié à Denis-François Brune, prit un brevet42 relatif à la carbonisation par distillation du bois et de divers combustibles tels que la tourbe et la houille. Dans sa demande, pour mieux faire valoir de toute évidence son antériorité, l’auteur indiquait qu’il poursuivait depuis longtemps ce type de recherches, pour avoir proposé dès 1785 au gouvernement des fourneaux à carboniser la tourbe43. Sur le plan technique, le brevet, faisant état d’essais en grandeur à Dormans-sur-Marne (Marne), figurait une installation de type déjà industriel comportant une batterie de 7 « vases distillatoires » métalliques reposant sur un foyer commun, placés dans un bâtiment de 10 mètres de long, avec d’autres détails laissant supposer que cet appareillage fut réellement construit. Contrairement à Lebon, l’auteur avait principalement en vue la fabrication du charbon de bois pour l’industrie du fer assortie de la récupération d’huiles et de goudrons, sans s’intéresser à la condensation des gaz libérés.
75Il reste que l’invention la plus marquante de cette première période fut bien la « charbonnière » de Jean Baptiste Mollerat, brevetée en 180444, qui fit véritablement passer au stade industriel le procédé de la distillation en vases clos. Si le nouvel appareil fut encore une fois présenté comme pouvant utiliser toutes sortes de combustibles, aussi bien végétaux que minéraux, ce fut son application à la carbonisation du bois qui lui valut toute son retentissement parmi la communauté scientifique aussi bien que parmi les milieux professionnels de l’industrie.
76Le brevet de Lebon, qui, dans la carbonisation du bois, avait plutôt visé l’utilisation des gaz que la préparation du combustible solide, traduisait déjà le niveau remarquable des connaissances scientifiques accumulées en l’espace d’un quart de siècle, depuis les travaux de Lavoisier et des autres fondateurs de la chimie. Procédant des mêmes bases théoriques (savantes), les inventions de J.-B. Mollerat sont quant à elles orientées vers la valorisation aussi complète et globale que possible des composés issus de l’opération. Leur portée historique fut tout aussi considérable puisqu’ils marquent la naissance en France, sur le plan industriel, de la chimie organique.
77Le dossier déposé à l’appui du brevet de 1804 ne laisse guère de doute sur le caractère opérationnel atteint par le procédé : il présente avec un grand luxe de détails les installations d’une véritable usine comportant deux types d’équipements techniques. D’une part, une batterie de quatre appareils de carbonisation en vases clos, formant la charbonnière proprement dite, et de l’autre, l’appareillage destiné à recueillir, par condensation, les produits issus de la pyrolyse. La description minutieuse qui en est donnée dans le texte du brevet est complétée par une série de dessins particulièrement fournie, ne comprenant pas moins de cinq planches aquarellées (en plans et coupes) pour la charbonnière et deux autres pour le condenseur. Bien que le plus grand soin ait été apporté au graphisme technique, ces illustrations ne portent peut-être volontairement – aucune indication d’échelle permettant de connaître les dimensions effectives des installations.
78Chaque unité de carbonisation est formée d’un four en maçonnerie voûté, dans lequel un plancher en tôle surmonte quatre foyers entourés de carneaux répartissant la chaleur à leur niveau. Il en part une série de sept canalisations d’évacuation des vapeurs, disposées en zigzags de manière à assurer une répartition aussi uniforme que possible du chauffage des parois. D’autres canaux en briques dirigent les vapeurs vers l’installation de condensation commune aux quatre unités de carbonisation, formée d’une voûte continue ou adossée. Il s’agit, somme toute, d’un système relativement complexe, organisé suivant toute une logique de circulation des fluides, et mettant en œuvre une répartition des transferts de chaleur, l’ensemble se trouvant intégré à une architecture industrielle adaptée aux contraintes techniques de production. Parmi les données techniques mentionnées dans le texte du brevet, on relève en particulier que chaque charge de bois est de 540 pieds cubes, soit 18,5 mètres cubes, et que l’opération de carbonisation requiert une charge supplémentaire d’1/9. L’auteur affirme avoir obtenu avec cet appareil un rendement moyen en charbon de 30 %. Passant aux produits chimiques issus de la distillation, il les énumère suivant leur ordre d’apparition au cours de l’opération, après en avoir soigneusement dosé les proportions. Ainsi, pour 100 parties de bois, l’on recueille successivement 15 parties de « gaz hydrogène carboné », 20 d’eau vaporisée, 20 « d’acide pyroligneux », 15 « d’huile végétale » (les fractions lourdes selon la terminologie d’aujourd’hui), les 30 parties restantes correspondant à ce qu’il appelle la « partie fixe », c’est-à-dire le composé solide formé par le charbon de bois.
79L’intérêt suscité par l’innovation de Mollerat pour la voie de la distillation se manifesta jusqu’en 1810, avec le dépôt, cette année-là, de deux autres brevets fondés sur ce principe : celui du bordelais André Foucaud45, et celui des parisiens Kurtz et Lhomond46, le premier étant plus orienté vers l’obtention du charbon et le second vers celle des condensats. En dépit de cette finalité chimique marquée, ce dernier doit retenir ici notre attention par l’emploi de cornues verticales en fonte placées dans des fours, chauffés en partie par recyclage des produits les plus difficilement condensables. II s’agissait là d’une formule d’économie de combustible qui était pleinement dans l’air du temps, si l’on songe aux essais, au même moment, d’un Aubertot aux forges de Vierzon pour chauffer des fours à chaux avec les flammes perdues des hauts fourneaux et déjà utiliser celles des foyers d’affinerie sur les chaudières de machines à vapeur.
80Si l’on laisse de côté le brevet déposé en 1816 par Roche et Millien47, la voie de la distillation, plus attractive de fait pour obtenir des produits chimiques particulièrement prisés que pour préparer le combustible végétal sidérurgique, paraît ensuite avoir été délaissée jusqu’au nouveau dispositif exposé par J.-B. Mollerat en 182548. Soucieux, visiblement, de faire appel à des installations moins lourdes que celles requises par sa charbonnière de 1804, celui-ci se prévalait d’une formule permettant de préparer du charbon de bois dans le cadre forestier habituel, sous diverses qualités et selon les besoins, en particulier pour ceux de la métallurgie. Se rapprochant cette fois des solutions de Fremin et de celles de Kurtz et Lhomond, son dispositif comportait des cornues verticales, formées de cylindres en tôle d’une capacité d’environ trois mètres cubes, pouvant contenir une corde de bois, et dont la partie supérieure était amovible. Sous chaque cornue se trouvait une chaudière partiellement enterrée. Les fours étaient groupés par batteries de deux, desservies chacune par une grue pour faciliter le chargement et le défournement. L’installation comportait aussi un dispositif de recyclage des gaz inflammables pour entretenir les chaudières, comme dans le brevet d’André Foucaud de 1816. Les distillats étaient cette fois recueillis à la base des cylindres. Chaque opération de distillation, selon l’auteur, durait de 18 à 24 heures, et était suivie d’un refroidissement de 5. En pratiquant ces opérations par rotation, il était possible de produire par jour, avec 12 moufles, environ 17 m3 de charbon de bois, avec un rendement annoncé de 28 %. Bien que faisant appel à une structure plus légère que sa charbonnière de 1804, ce second type d’installation conçu par J.-B. Mollerat n’en constituait pas moins ici encore une véritable usine. La qualité du dossier déposé à l’appui de la demande de brevet, comportant de nouveau une série remarquable de planches sur le plan du graphisme industriel, indique assez que l’on a affaire à une réalisation opérationnelle, et non pas à une installation expérimentale. Ramenant le procédé de carbonisation en vase clos à des proportions qui se voulaient sans doute mieux adaptées aux moyens habituels des industriels français, il ne donne pas lieu à de nouveaux développements dans le domaine de la chimie organique puisque les produits légers de la pyrolyse du bois n’étaient pas cette fois-ci conservés et que seuls les produits lourds étaient valorisés.
81Ce deuxième brevet déposé par J.-B. Mollerat en matière de carbonisation reste cependant isolé, au milieu d’une période caractérisée par une faible activité inventive dans la filière technique du vase clos. L’on ne saurait cependant restreindre ce panorama des tentatives menées autour des formules en vase clos aux solutions d’origine nationale. D’autres furent également expérimentées, à la même époque, à l’étranger, dont certaines furent essayées en France. Elles furent, peut-être, une transposition pour le bois des procédés de carbonisation en vase clos mis au point pour la houille en Grande-Bretagne au siècle précédent, et qui avaient attiré aussi bien l’attention des sidérurgistes que celle des chimistes. Parmi ces formules, l’une de celles qui suscita apparemment le plus d’intérêt fut celle du Suédois Schwarz, connue par la description qu’en donna le célèbre Manuel de la métallurgie du fer de l’allemand Karsten, traduit en français en 1824 par F. J. Culmann, ou encore dans le célèbre Dictionnaire des Arts et Manufactures de Ch. Laboulaye. Il s’agissait d’un four construit en sable et argile, formé d’une voûte en berceau brisé, fermée à ses deux extrémités par des murs verticaux traversés à leur base par une série de conduits servant les uns à amener un courant d’air desséché par un feu de menu bois, et les autres à évacuer les produits volatils vers des condenseurs. Donnant un rendement constaté en charbon de 25 % en poids, ce procédé, d’assez grande capacité (169 stères pour le four construit à Brefven) procurait un charbon beaucoup moins friable que les autres appareils en vase clos. Les principaux inconvénients tenaient, outre son coût élevé d’investissement, surtout à la lenteur de la rotation des opérations, puisqu’aussi bien pour une carbonisation proprement dite ne demandant que 2 jours, le refroidissement complet en exigeait en revanche 21 !49
82Ce fut au-delà du milieu des années 1830 seulement, après une vingtaine d’années d’atonie consécutive aux enthousiasmes assez vite retombés de la période impériale, qu’un regain d’intérêt se manifesta en sa faveur. 8 brevets sont déposés de 1836 à 1850, dont 2 en 1838-39. Parmi les solutions présentées alors, se signale plus spécialement celle de Claude Huillier, ancien maître de forges à Montheries (Haute-Marne) proposant en 1838, un four à triple étage contenant des vases clos amovibles50. L’inventeur se targuait, avec cet appareil, de pouvoir « carboniser en continu et dans les forêts plus de 4 000 stères de bois par an ». La même année, Georges Danré, ingénieur civil établi à Marseille, originaire de Londres, faisait breveter un four de 3 mètres de long pouvant lui aussi carboniser en continu du bois ou de la houille51. Ces brevets traduisent l’un et l’autre le souci d’une adaptation croissante aux exigences de la production industrielle, selon une tendance que l’on retrouve au même moment à propos des procédés de cokéfaction. C’est dans le même sens que vont les dispositifs réalisant une mécanisation dans la préparation des combustibles, ainsi celui breveté en 1839 par le célèbre cabinet parisien d’ingénieurs civils associés, Thomas et Laurens52, qui faisait appel à un courant de vapeur, et que le second d’entre eux perfectionna, l’année suivante, en recourant, pour sa production, aux flammes perdues des hauts fourneaux53, à une période où l’on découvrait avec enthousiasme les applications de la récupération des gaz des foyers métallurgiques. Il reste que ce fut pour une autre voie, celle de la torréfaction ou de la dessiccation du bois, que ce principe suscita le plus d’applications durant les années 1830.
La reprise des recherches sur la filière en vase clos au milieu du xixe siècle
83Après des années marquées par l’absence de toute innovation un tant soit peu marquante – au moins à travers l’indicateur des brevets – un certain regain d’intérêt pour la carbonisation en vase clos se manifesta après le milieu du siècle. Il ne fut pas seulement suscité par les besoins de l’industrie chimique, qui favorisèrent la création de plusieurs usines de carbonisation industrielle à l’époque du Second Empire, dans les grandes zones boisées, où la crise structurelle de la sidérurgie au combustible végétal, devenue aiguë après 1857, incita à rechercher des débouchés de substitution au capital forestier. Il fut encore directement entretenu par la demande sidérurgique elle-même, à la faveur des ultimes sursauts de croissance de la production de fonte au bois elle-même, à l’échelle nationale, entre 1853 et 1856, et jusqu’en 1873 au moins dans quelques-uns des bastions traditionnels de cette fabrication, à commencer par la Haute-Marne. Les tentatives se poursuivirent au moins jusque vers 1860, et furent particulièrement actives dans la Nièvre, avec les travaux d’A. Gillot, longtemps propriétaire-exploitant du haut fourneau de Corbelin. Auteur d’un traité sur la carbonisation en vase clos publié en 1872, ce dernier aboutissait, avec des cornues chauffées au gaz d’éclairage, à un rendement en charbon de bois de 26-27 %, qu’il assurait être régulier, en donnant un produit homogène.
84L’inconvénient majeur de tous ces appareils résidait dans la faible capacité unitaire de ces cornues verticales, n’excédant pas 6 stères en général, dont pouvait peut-être encore s’accommoder une industrie chimique encore dans l’enfance dans sa branche organique, mais non une activité requérant d’aussi considérables quantités de combustible que l’industrie du fer.
85Hors de France, dans les pays où l’on continua souvent pendant plus d’un demi-siècle encore, voire bien au-delà, d’employer le combustible végétal en sidérurgie, des procédés de carbonisation en vase clos furent développés avec succès. Nous citerons simplement celui mis en œuvre en Suède, à la fin du siècle, par Lungberg à la grande usine de Domnarvet, qui consistait dans une série de quatre chambres, chauffées par les gaz provenant de la carbonisation après extraction des produits volatils récupérables (goudrons, acide acétique et alcool méthylique). Donnant un rendement en poids de 24 %, ce dispositif, fondé sur une adaptation du four à chaux circulaire Hoffmann, permettait d’assurer une continuité de la production, avec chauffage du bois dans l’une des chambres, évaporation de l’eau dans une seconde, carbonisation proprement dite dans une troisième, refroidissement, défournement et rechargement dans la quatrième54.
La recherche de nouveaux combustibles végétaux autour des formules de carbonisation partielle
86Au milieu du mouvement inventif de la première moitié du xixe siècle, un épisode bref, mais intense, fut constitué par la recherche d’une nouvelle voie, fondée sur la mise au point non pas simplement de nouveaux procédés de fabrication du charbon de bois, mais de nouvelles formes de combustible végétal, que les contemporains désignèrent du terme d’ensemble de « nouveaux combustibles », relevant tous du principe de la carbonisation partielle. Il s’agissait d’éviter les inconvénients rencontrés avec les deux filières de carbonisation existantes, la déperdition de carbone inhérente à la méthode des meules, et, de l’autre, l’excessive friabilité du charbon produit par les procédés en vases clos, qui le rendait particulièrement impropre à la réduction du minerai dans les hauts fourneaux.
87À un moment où les tensions économiques sur le prix du bois recommandaient d’épargner le plus possible la matière première ligneuse, les techniciens en étaient parvenus à la conclusion que ce qui comptait avant tout, c’était d’obtenir le maximum de dégagement de chaleur à l’intérieur d’un foyer métallurgique, et non pas d’avoir un combustible se rapprochant au maximum du carbone pur. L’on considérait, si l’on préfère, que l’efficience d’un combustible métallurgique se définissait par le rapport de son pouvoir calorifique plus à son volume qu’à sa masse. En d’autres termes, quel était, à volume égal, le combustible susceptible de produire le plus grand dégagement thermique à l’intérieur d’un foyer, par rapport à l’état de bois séché à l’air libre ? On en vint, dans ces conditions, à remettre en cause le principe même de la carbonisation complète, pour explorer plusieurs voies nouvelles, qui spéculaient toutes sur une utilisation plus directe du carbone contenu dans le bois.
88La plus radicale d’entre elles était celle du degré zéro de la carbonisation, en utilisant du bois vert, seul ou mélangé avec du charbon de bois. Inspirée d’expériences réalisées avec succès aux États-Unis et en Russie, cette formule fut essayée en France sur une assez large échelle entre 1835 et 1837 principalement. Contrairement à la pratique suivie dans les pays initiateurs du procédé, où l’on mettait directement dans les hauts fourneaux des bûches d’une assez grande dimension jusqu’à plus d’un mètre, l’on constata rapidement en France la nécessité d’un sciage mécanique préalable en bûchettes, dont le coût n’était pas négligeable. Mais surtout, le gain financier de 6 à 11 % correspondant à l’économie physique de bois procurée par cette formule, de 14 % en volume en moyenne selon l’ingénieur Bineau, n’était pas suffisant, compte tenu des disparités interrégionales considérables existant à ce moment en France sur le marché du bois, pour justifier une conversion, qui, pour être pleinement efficace, semblait devoir s’accompagner d’une modification complète de la morphologie interne des hauts fourneaux. Plus prometteuses parurent, dans ces conditions, les formules éprouvées au même moment, dites de carbonisation partielle, sous les deux formes du bois desséché et du bois torréfié.
La formule du bois desséché
89Elle fut inaugurée et principalement mise en pratique durant ces mêmes années 1835-1837, dans plus d’une dizaine d’usines qui étaient toutes exploitées par le maître de forges franc-comtois Jacques Joseph Gauthier.
90Pour dessécher artificiellement le bois, il faisait appel à ce principe de la récupération des gaz qui, depuis les essais, au début de la décennie, pour le pré-chauffage de l’air de soufflage et ceux de Thomas et Laurens, en 1833, pour l’alimentation des chaudières à vapeur de machines motrices, paraissait devenir la panacée dans la technologie sidérurgique. Il utilisait des séchoirs constitués par des réceptacles pratiquement cubiques, dont le plancher était formé d’une plaque de fonte et les autres parois étaient construites en briques. Les gaz provenant d’un foyer métallurgique, dirigés sous cette plaque en fonte, échauffaient par convection les bûches de bois à dessécher placées sur celle-ci, puis pénétraient à l’intérieur du réceptacle où ils entraient en contact directement avec le bois à travers une série d’orifices ménagés dans le fond du séchoir. Les bûches mises au séchoir, d’une longueur de 0,7 à 0,8 mètre suivant les usages locaux de la Franche-Comté, étaient, après dessication, sciées mécaniquement en bûchettes de 0,13 mètre pour le bois mis dans les hauts fourneaux et de 0,08 à 0,10 mètre pour celui destiné aux feux d’affinerie (dans cette région devenue le bastion en France du fer de qualité exclusivement fabriqué au bois). La dessication ainsi pratiquée durait 4 jours.
91J.-J. Gauthier n’était pas en fait le seul industriel à explorer cette voie à ce moment. En 1836, un autre maître de forges, ardennais celui-ci, Louis Nicolas de Mecquenem, établi à Olizy près de Mézières, proposa un dispositif, breveté cette fois55, pour dessécher le bois au moyen de quatre fours en briques chauffés par les gaz chauds.
La formule du bois torréfié ou demi-carbonisé
92Ce fut cette formule qui inspira, à côté de celles en vase clos, le plus de recherches dans la voie de la préparation industrialisée des combustibles métallurgiques. L’idée de la carbonisation partielle avait été émise, dès 1831, par Lampadius dans son Mémoire sur l’emploi dans les fourneaux à cuve des combustibles à l’état naturel. Elle consistait à ne pousser la carbonisation « que jusqu’au point nécessaire pour chasser l’eau et les gaz oxydants ». Le produit qui en était tiré, appelé « charbon roux », était le plus souvent employé dans les hauts fourneaux, mélangé au charbon de bois classique. Mais elle fut mise en pratique, semble-t-il, pour la première fois, en France tout au moins, par un industriel rémois, Houzeau, associé, pour exploiter le brevet déposé à cet effet en 183456, au maître de forges ardennais des Bièvres, Fauveau-Déliars, avec lequel, au terme de deux années d’essais difficiles, il avait rendu le procédé opérationnel.
93Le bois, préalablement découpé ici encore selon des procédés précédemment cités, était disposé dans un four constitué de caisses en fonte chauffées de l’extérieur, soit au moyen de foyers spéciaux, soit par les gaz provenant de foyers métallurgiques. Après avoir subi ainsi une distillation incomplète, pendant une durée de 4 à 8 heures, il était déversé dans des étouffoirs, également en fonte, où il refroidissait avant d’être porté directement dans les hauts fourneaux ou les feux d’affinerie. Les caisses, notons-le, étaient dimensionnées de telle manière que la quantité de bois torréfié obtenu correspondît aux charges à introduire dans le haut fourneau. Ce fut dans les Ardennes et la Meuse que furent effectués les premiers essais de torréfaction du bois par les gaz du gueulard (aux fourneaux des Bièvres, de Senuc et de Montblainville). Une amélioration substantielle ne tarda pas à être apportée au dispositif primitif, au haut fourneau d’Harraucourt, consistant dans l’ouverture, sur le conduit de flamme alimentant chaque caisse, de trappes permettant de régler l’arrivée d’air, et donc de moduler la chaleur de combustion de manière à rendre celle-ci la plus uniforme dans toutes les caisses. Ces trappes étaient de plus en plus ouvertes à mesure que les caisses placées les unes à la suite des autres étaient plus éloignées du gueulard. Elles pouvaient de la sorte être disposées en ligne, au lieu d’être groupées en cercle autour du gueulard, ce qui en dégageait l’accès pour le chargement. II y avait ainsi aux Bièvres une batterie de huit fours répartis sur deux lignes au niveau du gueulard.
94Dans la foulée de ce brevet initial, pas moins de 6 autres furent déposés jusqu’en 1842, dont quatre entre 1836 et 1839 seulement. Les uns consistaient en perfectionnements du dispositif développé originellement par Houzeau-Muiron et Fauveau-Déliars : ainsi les brevets déposés par d’autres sidérurgistes ardennais, en 1837 au nom de Lagard Père57, et en 1838 de Lagard Frères et Dertelle Aîné58. L’intitulé de ce dernier, faisant explicitement référence à l’invention de Fauveau-Déliars, laisse supposer qu’un procès en contrefaçon aurait été intenté par ce dernier, point sur lequel le dossier apporte des détails. La principale amélioration introduite dans le dispositif consistait dans l’emploi de fours cylindriques amovibles, eux aussi placés près du gueulard, qui permettaient de convoyer sur des rails les charges de combustible obtenues. Un ancien maître de forges ardennais parti s’établir dans les Landes, à Saint-Paul-lès-Dax, Adolphe Bertrand59, exposa, dans un brevet de 1838, le schéma d’un four comportant deux niveaux superposés, celui du haut étant réservé à la dessication et à la torréfaction du bois, et le niveau inférieur à la carbonisation proprement dite, le charbon ainsi produit étant immédiatement utilisable dans le haut fourneau.
95Alors que tous les systèmes évoqués jusqu’ici n’étaient applicables qu’à l’usine même, en raison même du principe de la carbonisation par contact de gaz chauds, la firme Dupont et Dreyfus mit au point en 183960 un procédé de torréfaction du bois utilisable en milieu forestier. Ils faisaient appel, à cet effet, à des meules de grandes dimensions (de 12 mètres de diamètre sur 5 mètres de hauteur). II se peut que cette formule n’ait pas donné les résultats escomptés, puisque dès l’année suivante fut déposé un certificat d’addition, suivi de deux autres en 184261, qui revenait au principe, seulement applicable en usine, du recyclage des gaz de hauts fourneaux.
96Dans toutes ces solutions, la torréfaction était poussée jusqu’à un degré apprécié tout à fait empiriquement, en fonction de l’aspect des fumées émises, sans pouvoir se rapporter à une limite naturelle comparable à la fin de la dessication, ou à celle de la distillation. Le bois ainsi torréfié perdait en moyenne 40 % de son volume à l’état de bois vert séché à l’air libre. D’après les constatations de Sauvage et Bineau, 1 kilogramme de bois torréfié avait le même pouvoir calorifique que 2/3 de kilogramme de charbon de meule, ou encore 1 mètre cube de bois torréfié que 0,80 mètre cube de cette dernière substance. La limite théorique de l’économie physique en volume était évaluée à 41 % du volume primitif de bois vert. Les essais pratiqués avec un mélange composé en majorité de bois torréfié et de charbon de bois procurèrent une économie physique moyenne de 27-28 %, tandis qu’en employant presque exclusivement du charbon roux, celle-ci pouvait s’élever jusqu’à un maximum pratique de 35-36 %, assez peu éloigné tout de même de la limite théorique de 41 % déjà évoquée. L’économie paraissait donc devoir être d’autant plus forte que la proportion de charbon noir de meule entrant dans les charges était plus faible.
97De la comparaison avec les données recueillies à propos de l’emploi du bois vert ou du bois desséché, il ressortait que la formule du bois torréfié semblait la plus prometteuse du point de vue de la consommation volumique de bois.
Les déterminants économiques et sociaux du mouvement inventif
Conjoncture économique et créativité technique
98Tels qu’ils sont reflétés par les dépôts de brevets d’invention depuis 1791, les efforts pour perfectionner la préparation des combustibles végétaux ne cessèrent pas tout au long de la phase de croissance absolue de la production de fonte au bois, jusqu’à la crise décisive, sur le plan national, des années 1857-1861. Ils n’eurent pas, en revanche, la même intensité au cours du temps, ni non plus les mêmes orientations.
Les tendances successives du mouvement inventif
99La recension, aussi exhaustive que possible, des brevets déposés en France jusqu’en 1878, a permis de répertorier un ensemble de 132 dépôts se rapportant exclusivement ou principalement à la carbonisation du bois, depuis celui de Philippe Lebon en 1799. La période effective des dépôts, au-delà de la phase d’acclimatation en France du régime de la propriété industrielle et des troubles révolutionnaires, couvrant en pratique un demi-siècle, la moyenne apparente d’approximativement un dépôt par an ne saurait être considérée comme l’indice d’une faible inventivité en ce domaine, si l’on s’en rapporte au rythme général de dépôt de l’ensemble des brevets d’invention pour toutes les branches réunies durant la première moitié du xixe siècle. Ce fut seulement après l’instauration, en 1844, d’une nouvelle législation sur la propriété industrielle – on le sait – que le flux des brevets connut ici une forte croissance.
100La courbe de ces dépôts exprimée en moyennes mobiles quinquennales met en évidence cinq phases successives quant au rythme et aux orientations techniques de l’invention. Durant la première, s’étendant de 1799 à 1814 – coïncidant, au moins chronologiquement, avec la période napoléonienne – 9 brevets furent déposés, soit à un rythme annuel moyen de 0,6. Un net temps fort s’y dégage, formé par les années 1806-1810, qui virent à elles seules le dépôt de cinq brevets. Ces chiffres apparaissent d’autant plus significatifs, à une époque où les prises de brevet demeuraient encore rares en France, qu’on les compare à ceux mis en évidence pour un autre corpus de brevets relatifs à un autre aspect essentiel des problèmes énergétiques au xixe siècle, celui réuni à propos des moteurs hydrauliques. L’activité inventive déployée en faveur de la carbonisation, aux applications industrielles pourtant plus circonscrites, fut bien plus importante avant 1815 – date de plus en plus considérée comme charnière aussi vis-à-vis de l’industrialisation française – que dans ce dernier domaine, où le premier dépôt n’eut lieu qu’en 1807. Les dépôts de cette première période se répartissent presque également, sur le plan des solutions techniques proposées, entre le perfectionnement de la combustion partielle et la formule nouvelle de la distillation en vase clos, la première voie faisant l’objet de quatre et la seconde de cinq dépôts. Quel que soit le principe adopté, ces différents brevets témoignent de la préoccupation nouvelle de recueillir les produits chimiques issus de la pyrolyse du bois, et marquent ainsi la naissance en France d’une première branche industrielle de la chimie organique fondée sur la filière bois, comme retombée inattendue d’un effort en grande partie inspiré par les besoins de l’industrie sidérurgique en tant que branche d’activité la plus fortement consommatrice de combustible végétal. La charbonnière de J.-B. Mollerat constitue à cet égard l’innovation la plus marquante.
101Durant la seconde phase, de 1815 au milieu des années 1830, qui a donné lieu au dépôt de 10 brevets jusqu’en 1834, la moyenne annuelle s’établit, avec 0,5 brevet, à un niveau légèrement inférieur à celle de la précédente, mais sans présenter cette fois-ci de temps fort bien marqué. Cette apparente continuité dans le rythme des dépôts recouvre en réalité, du point de vue de leur contenu, une nette inflexion par rapport à la période antérieure, avec un net retour en faveur de la combustion partielle, donnant lieu à 7 brevets contre 3 seulement pour les dispositifs en vase clos. Cette évolution ne remet cependant pas en cause le souci constant des inventeurs de valoriser les sous-produits de la carbonisation, même si ceux-ci restent considérés comme accessoires.
102Caractérisée par un net changement de rythme, avec une moyenne de 1,9 brevet par an de 1835 à 1852, la troisième phase rassemble à elle seule 62 % des brevets du corpus. Elle est en outre scandée de deux poussées plus marquées, avec une première pointe à 2,4 brevets par an en 1840-1842, et une seconde plus forte encore à 2,6 en 1850. Elle se signale enfin par l’apparition de la troisième voie, celle de la carbonisation partielle au contact de gaz chauds, autour de la formule du bois torréfié encore appelé « charbon roux », faisant l’objet de 13 brevets sur 32. Malgré cette nouvelle direction, l’intérêt pour les deux autres ne faiblit pas, le reste des brevets se répartissant à parts presque égales entre la combustion partielle, avec 10 brevets, et la distillation en vase clos avec 9. L’on a donc assisté, au milieu du siècle, à un regain d’intérêt pour cette dernière voie, qui s’est confirmé jusque vers 1860 au moins. La formule de la carbonisation partielle, pour la préparation du bois desséché et surtout du bois torréfié, fut, quant à elle, principalement préconisée avant 1845 ; elle concerne au moins 8 brevets pris de 1834 à 1842, à partir du brevet initial Houzeau-Muiron et Fauveau-Déliars, et 4 autres sur les seules années 1849-1854.
103La rupture majeure de rythme que l’on observe à partir de 1853 ouvre une période de près de dix années, correspondant à l’apogée du mouvement inventif durant les quelque 80 ans considérés. 75 brevets, soit plus de la moitié du corpus (56,81 %), furent en effet pris de 1853 à 1878, dont 53 de 1853 à 1862, et 22 de 1863 à 1878. Atteignant les 6 unités par an en valeur absolue pour la première fois en 1855, le nombre des dépôts ne cesse de s’élever pour culminer à 9 en 1860 et 1861, tandis qu’en moyenne mobile quinquennale, avec plus de 5 unités, il fait plus que doubler par rapport à la phase précédente.
104La cinquième et dernière phase, au cours des quelque quinze années suivantes, marque sans doute une retombée continue, avec simplement un bref regain peu marqué au début des années 1870. 12 brevets furent pris de 1863 à 1871, et 10 de 1872 à 1878. Le niveau final des dépôts n’en demeure pas moins supérieur à celui des quarante premières années du corpus, et ne saurait donc être considéré comme un « bruit de fond », ou un phénomène résiduel.
105L’existence de temps forts dans le mouvement créatif de la période, ainsi que de tendances techniques différentes d’une phase à l’autre de celle-ci, incite à rechercher une corrélation entre cette conjoncture inventive et les composantes de l’évolution économique.
Les facteurs d’une conjoncture inventive
106Appliquée à la carbonisation du bois, la conjoncture inventive de la période considérée paraît devoir être mise en relation au premier chef avec le mouvement des prix du bois et du charbon de bois. Une autre étude a montré l’influence prépondérante exercée par ce dernier paramètre vis-à-vis des efforts français d’ensemble visant à économiser le combustible végétal dans l’industrie sidérurgique, en raison du poids décisif persistant de ce facteur dans la structure des coûts de production du secteur au bois. Les deux poussées inventives les plus caractéristiques, en 1806-1810, et à partir de 1834, coïncident de fait avec des flambées dans le prix du bois de charbonnette sur pied et du charbon de bois. Mais le mouvement d’ensemble de l’invention reflète aussi les tendances à plus long terme de l’évolution de la production sidérurgique.
107Le nombre appréciable de brevets déposés durant les années 1800 – compte tenu de ce qui a été rappelé plus haut sur la faible pratique de la propriété industrielle en France au début du xixe siècle –, tout comme la réelle nouveauté des solutions proposées, contraste avec l’absence, au même moment, comme on le verra plus loin, des dépôts relatifs à la carbonisation de la houille. Il s’accorde avec la reprise, durant cette décennie, telle qu’elle a été analysée par Denis Woronoff, de la croissance sidérurgique sur la seule base praticable alors, celle du combustible végétal. La cessation des dépôts après 1810 jusqu’en 1816 correspond, quant à elle, bien évidemment au marasme chronique ayant plus spécialement affecté l’industrie du fer au milieu de la crise d’ensemble déclenchée par Je blocus continental.
108Les dépôts plus réguliers et plus lents des années 1815-1834 semblent bien s’accorder avec le climat d’une phase marquée par une relative détente sur le marché du combustible végétal, parallèlement à la place prépondérante tenue par celui-ci dans le nouvel essor de la production nationale de fonte. Le chimiste J.-B. Dumas résumait en ces termes, en 1828, la triple alternative devant laquelle se seraient trouvés placés les professionnels quant au choix de la filière de carbonisation : ou la préparation du charbon de bois est « un accessoire de la fabrication de l’acide acétique » ; ou bien le marché permet « un écoulement facile de ces deux produits » ; ou encore « la dépense en charbon du pays est très grande et la purification de l’acide difficile à monter ». C’est plutôt au troisième cas de figure que ces années semblent, de fait, avoir correspondu, à voir les inventeurs s’attacher bien davantage durant celles-ci aux procédés privilégiant la fabrication du combustible qu’à ceux valorisant le plus les sous-produits de la carbonisation. L’on ne peut non plus perdre de vue que cette période, marquée par l’introduction, rapidement couronnée de succès, de la houille pour l’affinage de la fonte en fer, correspondit aussi à un regain d’intérêt de la part des techniciens pour l’application du coke à la réduction du minerai. Aussi bien mettait-on alors l’accent davantage sur le choix du type de combustible – végétal ou minéral ? – que sur sa préparation elle-même, comme tendrait à l’indiquer le très faible nombre de brevets déposés durant la même période pour perfectionner la carbonisation de la houille. À l’issue de cette phase, cependant, il fallut se rendre à l’évidence, et constater que l’emploi du coke dans les hauts fourneaux, se développant moins rapidement que celui de la houille dans les forges, était loin d’avoir pris en France l’ampleur escomptée et que le combustible végétal paraissait voué dans ces conditions à supporter durablement, pour une part importante, la croissance de la production de fonte. Ce fut à ce moment que la réapparition, inévitable dans ces conditions, de tensions sur le marché du bois relança vigoureusement la recherche de solutions nouvelles, soit fondées sur les deux principes connus de la combustion partielle et de la distillation en vase clos, soit faisant appel à une voie inédite.
109Le gros des dépôts, qui intervint, nous l’avons vu, après 1852, se plaça durant une période habituellement considérée comme celle du déclin de la sidérurgie au bois en France, la production de fonte au combustible végétal seul étant pour la première fois dépassée par celle au combustible minéral en 1853, et entamant peu après son inexorable décroissance historique à partir de 1857, après avoir atteint son maximum l’année précédente, avant d’être décisivement frappée par le traité de commerce franco-britannique de 1860 qui aurait achevé de décider les maîtres de forges encore dans la course qui avaient travaillé au bois jusque-là, à adopter désormais le combustible minéral sur l’ensemble du cycle productif. Venant s’ajouter à la critique interne de la statistique officielle présentée au début de cette étude, les dépôts de brevets tendent à infirmer une telle vision. Ce dernier indicateur met en effet clairement en lumière que, loin de s’effacer devant une montée de la fabrication au coke qui serait devenue inéluctable, l’intérêt des industriels français pour la production au combustible végétal se serait bien plutôt renforcé, dans le souci de maintenir une production de qualité face au déferlement de produits courants à bon marché, alors même qu’en particulier l’effort massif de construction des chemins de fer suscitait, comme l’a montré François Caron à propos de la Compagnie du Nord, une vive reprise de la demande de fonte au bois pour l’exécution des essieux et bandages de roues. L’envol des dépôts auquel l’on assiste littéralement durant une décennie, de 1853 à 1862, ne fut atteint ni par la crise conjoncturelle internationale de 1857, ni par le marasme sectoriel de la sidérurgie nationale survenu au lendemain du traité de commerce. Il est hautement significatif que le pic des dépôts sur les 80 années envisagées se place en 1860-1861, avec 9 dépôts en valeur absolue et 6 en moyenne mobile quinquennale. Au milieu de la levée de boucliers suscitée dans nombre de régions productrices par le « coup d’État commercial », cette intense activité inventive révèle, de la part des tenants du combustible végétal, d’autres comportements que le simple conservatisme frileux qui leur est ordinairement prêté par une historiographie quelque peu réductrice. Sans doute, la courbe des dépôts redescend-elle continuellement au-delà de 1862, en phase cette fois avec un déclin de la production au bois devenu incontestable à l’échelle nationale, mais qui ne doit pas masquer une authentique résistance dans certains de ses bastions aussi importants que la Haute-Marne.
110Car, au total, ce ne sont pas moins de 57 brevets – soit 43,18 % du corpus –, qui furent encore pris pour la carbonisation du bois de 1857 à 1878. Cet élan créateur dans le domaine considéré doit d’autant plus être souligné ici qu’il s’avère même à contrecourant de la tendance générale. Durant cette dernière période, le flux d’ensemble des dépôts de brevets, tous secteurs d’activité confondus, eut tendance à stagner en France, reflétant à l’évidence le ralentissement global de l’économie nationale à la fin du Second Empire et au début de la IIIe République. Sans doute, d’autres demandes que celle de la sidérurgie contribuèrent-elles, à ce moment, à entretenir cet effort inventif orienté vers la production du combustible végétal, telles que la chimie des colorants et le chauffage domestique urbain62. La place tenue parmi les déposants, jusqu’au renversement de la courbe, par les professionnels de l’industrie du fer, non plus que leur provenance géographique, ne laisse pourtant aucun doute sur l’incitation dominante du processus.
111Lors des plus fortes tensions sur les prix du combustible, les observateurs contemporains aussi bien que les inventeurs eux-mêmes s’exprimant à l’appui de leurs découvertes ne manquèrent pas de faire le lien avec la recherche de nouveaux procédés de carbonisation permettant d’épargner la matière ligneuse. L’argumentation apparaît déjà à propos du troisième en date des brevets du corpus, celui de Denis François Brune, du 13 mars 1801, dans sa pétition adressée aux pouvoirs publics : « L’intérêt du Gouvernement est d’accueillir tous les moyens d’oeconomie tendans à diminuer la consommation que l’abus rend de plus en plus rare… », dans son prospectus à l’intention des éventuels acquéreurs de son procédé. Mais ce fut surtout durant la seconde moitié des années 1830 que fut évoquée une relation de ce type. La nouvelle grande poussée inventive de la seconde moitié des années 1830 – manifestée à la fois par la multiplication des brevets et celle des publications dans la littérature professionnelle – notamment dans les Annales des Mines restées relativement discrètes jusque-là sur le sujet comparativement à l’emploi de la houille –, fut rapprochée, de l’aveu des industriels eux-mêmes, du regain des tensions sur les prix du bois et du charbon dans les contrées les plus concernées telles que les Ardennes et la Franche-Comté.
Les acteurs du mouvement inventif : esquisse d’une sociologie de l’innovation en matière de combustibles végétaux
112La liaison entre le mouvement inventif et la demande économique ne ressort pas seulement de sa mise en relation avec l’évolution conjoncturelle à court et à moyen terme de la plus importante industrie consommatrice de combustible végétal. Elle transparaît tout autant de l’étude du milieu des inventeurs, envisagé dans sa composition socio-professionnelle et sa répartition géographique.
Un milieu inventif hautement professionnalisé
113Il a été possible d’identifier la profession ou raison sociale pour 64 des 89 déposants, individuels ou collectifs, intervenant dans un corpus de 75 brevets de 1791 à 1857, soit à partir des déclarations faites par eux, soit à l’aide d’autres sources. Cet échantillon très représentatif ne laisse de fait aucun doute sur les motivations très directement professionnelles de ces inventeurs. Il ne laisse que très peu de place à l’amateurisme et à la passion gratuite qui avaient pu, dans d’autres domaines, inspirer nombre d’inventeurs aux siècles précédents. Ainsi que cela était apparu dans un autre domaine contemporain relevant des techniques énergétiques, les moteurs hydrauliques63, l’on se trouve ici aussi en présence de l’un des aspects de l’industrialisation, la professionnalisation de la recherche technique, et, d’autre part, son étroite liaison avec l’activité des entreprises, voire son intégration à celle-ci (cf. tableau ci-contre).
114Plus du tiers de l’échantillon est donc formé par le milieu des sidérurgistes, et plus des deux tiers par les représentants d’activités liées aux trois plus importantes utilisations du charbon végétal : l’industrie du fer, l’industrie chimique et le négoce des combustibles destiné à l’industrie et à la consommation citadine. L’on a regroupé ici en une même catégorie les ingénieurs civils et les architectes, en raison de la fréquente confusion de ces deux métiers de la conception organisés en professions libérales. Bien des architectes étaient alors impliqués dans la conception d’installations industrielles. Au milieu de ce groupe se signale le rôle du cabinet d’ingénieurs civils Laurens et Thomas, dont l’activité s’est exercée pour une large part au service de la sidérurgie. C’est à eux, comme on l’a vu, qu’était due la percée technique essentielle représentée par l’application aux hauts fourneaux du principe de la récupération des flammes perdues pour le chauffage de chaudières motrices. Aussi bien n’est-il pas surprenant de voir ceux-ci le mettre en pratique, quelques années plus tard, dans des dispositifs de carbonisation par contact de gaz chauds. L’intervention de techniciens de leur envergure dans le mouvement inventif sur la carbonisation contribue à renforcer les liens entre celui-ci et le secteur sidérurgique. D’autres ingénieurs civils furent partie prenante dans le mouvement innovatif même s’ils ne prirent pas de brevets à leur nom : un Théodore Virlet prit ainsi une part importante dans l’exécution pratique, dans plusieurs usines du groupe champardennais, des dispositifs conçus par l’association Houzeau-Muiron et Fauveau-Déliars.
Distribution par catégories socio-professionnelles des déposants de brevets relatifs à la carbonisation du bois, 1791-1857.
| Catégorie | Nombre de déposants | % du total |
| Maître de forges, directeur des forges, employé de forges, métallurgiste (en activité ou retiré) | 22 | 34,37 % |
| Chimiste, manufacturier (dans l’industrie chimique ou identifié comme tel) | 12 | 18,75 % |
| Ingénieur civil, architecte | 10 | 15,62 % |
| Marchand de bois, négociant (en combustibles), charbonnier | 9 | 14,06 % |
| Propriétaire (s. e. forestier) | 2 | 3,12 % |
| Militaire de carrière | 3 | 4,68 % |
| Agent de corps techniques de l’État | 2 | 3,12 % |
| Professions libérales non économiques, clergé, etc. | 4 | 6,25 % |
| Total | 64 |

115Loin de réduire le poids de l’industrie du fer dans le processus de la création technique, l’intérêt spécifique de l’industrie chimique pour le thème le consolide encore, en raison de la présence de personnages engagés sur les deux terrains à la fois : c’est le cas, bien entendu, d’un Jean-Baptiste Mollerat, très proche encore des origines sidérurgiques de sa famille lorsqu’il déposa son brevet de charbonnière en 1804, mais qui n’avait pas rompu avec elles en 1825 lorsqu’il prit le second spécifiquement orienté vers l’approvisionnement de l’industrie chimique. L’on voit d’autre part certaines firmes sidérurgiques trouver leur compte en cherchant à valoriser le plus possible les sous-produits de la carbonisation du bois fournissant le combustible à leurs établissements, à travers l’action d’ingénieurs tels que ceux travaillant au service de la grande compagnie d’Audincourt, un Frédéric Paur ou un Jean-Pierre Prince, déclarés comme chimistes dans le texte de plusieurs brevets, alors qu’ils travaillaient tout autant sur place aux finalités proprement sidérurgiques de la carbonisation. Au-delà du cas le plus remarquable constitué par Jean-Baptiste Mollerat, la relation entre chimie et sidérurgie au bois est illustrée par la reconversion de plusieurs forges, à la suite de la crise majeure de cette dernière durant les années 1860, en usines de carbonisation à finalité chimique (ainsi, en Côte-d’Or, la forge de Tarsul en Dijonnais et celle de Froidvent en Châtillonnais). Il n’est en revanche pas étonnant que ce soit dans ce groupe des chimistes que l’on rencontre les déposants d’origine britannique, soit établis en France (George Danré, Bruno Ewbank), soit ceux prenant un brevet en France par un intermédiaire (Gwynne, Longmaid), ce qui concorde à la fois avec la grande activité déployée outre-Manche dans le domaine de la chimie et le désintérêt massif (sauf pour des applications très spécialisées) de l’industrie anglaise pour le charbon de bois comme combustible (Bien que son usage n’ait pas complètement disparu de la sidérurgie britannique, encore au milieu du xixe siècle, pour la production de fontes de moulage de haute qualité).
116Parmi les marchands de bois, il en est un certain nombre, établis dans les banlieues de grandes agglomérations ou sur de grands ports fluviaux ou maritimes (Paris, Ivry, Les Batignolles, Grenelle, Nantes, Bordeaux) dont la clientèle était sans nul doute formée par les détaillants en bois et charbons fournissant la consommation domestique, et non pas par la sidérurgie64. Mais un François Georges Échement – fort actif sur le plan inventif, avec à son actif le dépôt, seul ou en association, de 3 brevets – apparaît à la fois comme lié aux deux activités de la sidérurgie et du commerce parisien des combustibles. L’encouragement donné à l’un de ses procédés sous la forme d’un article paru dans les Annales des Mines en est l’un des indices les plus évidents.
117Il ne reste donc que de rares exceptions à cette liaison très étroite et générale entre les principales activités économiques consommatrices de charbon de bois et le mouvement inventif. La présence de quelques militaires de carrière s’explique par certaines applications très particulières faisant intervenir le charbon de bois : ainsi Lhomond, ancien chef de bataillon d’aérostiers pendant les guerres de la Révolution, familiarisé avec son emploi pour le dégagement de gaz ; cependant qu’un Violette, à l’autre extrémité de la période, évoque l’importance du charbon végétal dans la fabrication des poudres et salpêtres. Le cas du capitaine d’artillerie Dumoulin, qui a déposé des brevets dans de multiples domaines, est en fait le seul où l’on puisse voir la manifestation des passions inventives d’un touche-à-tout amateur. Parmi les autres déposants n’exerçant pas une activité économique, un Guignod, ecclésiastique de son état, ne saurait passer seulement pour un abbé érudit ou curieux rescapé du siècle précédent, dans la mesure où il dépose son brevet en association avec un maître de forges connu en Franche-Comté, Duchon, et un architecte. L’avocat Boisset pourrait bien n’être que le prête-nom d’un industriel, tandis que le médecin vosgien Turck, de Plombières, rappelle l’ancestrale liaison entre chimie et pharmacie, encore très marquée au xixe siècle.
118L’absence, dans le lot, de tout ingénieur d’État du corps des Mines est certainement le fait le plus remarquable sur lequel nous aurons à revenir. Non pas certes qu’ils se soient complètement désintéressés de cet aspect du progrès technique, comme le montre leur engouement pour les procédés apparus durant la seconde moitié des années 1835. Il reste que leurs marques d’intérêt pour le perfectionnement des techniques de carbonisation du bois furent très discontinues à travers la période, bien davantage qu’à l’égard d’autres aspects de l’utilisation du combustible végétal par l’industrie française. Et bien plus encore que vis-à-vis d’autres énergies réputées comme traditionnelles par certains, telles que l’énergie hydraulique.
Un mouvement innovatif circonscrit géographiquement
119Déjà très circonscrit quant à l’appartenance socio-professionnelle des inventeurs, le mouvement de création technique, en matière de carbonisation du bois, l’est également dans ses attaches régionales. Le fait mérite d’autant plus d’être signalé que la sidérurgie au bois, durant la période, a continué de s’exercer, souvent en s’étendant, dans de nombreuses régions françaises, des Ardennes à l’Ariège, et de la Bretagne intérieure à l’Alsace. Cette très inégale participation des régions françaises de production au bois ne doit pas être interprétée, dans tous les cas, comme le symptôme d’une mentalité progressiste ou au contraire routinière.
Répartition géographique des déposants (1791-1857).
| Département | Nombre de déposants déclarés | % du total |
| Paris et région parisienne | ||
| Paris (avant 1860) | 42 | 52,50 % |
| Communes de banlieue | 2 | |
| Seine-et-Marne | 1 | |
| Eure-et-Loir | 2 | |
| Total | 47 | 58,75 % |
| France du Nord-Est et du Centre-Est | ||
| Ain | 1 | |
| Ardennes | 5 | 6,25 % |
| Côte-d’Or | 1 | |
| Doubs | 3 | 3,75 % |
| Marne | 1 | |
| Haute-Marne | 2 | |
| Meurthe | 1 | |
| Meuse | 1 | |
| Moselle | 1 | |
| Bas-Rhin | 1 | |
| Rhône | 1 | |
| Saône-et-Loire | 1 | |
| Vosges | 2 | |
| Yonne | 1 | |
| Total | 22 | 27,50 % |
| Centre et Pays de la Loire | ||
| Cher | 1 | |
| Indre-et-Loire | 1 | |
| Loire-Inférieure | 2 | |
| Loiret | 1 | |
| Total | 5 | 6,25 % |
| Aquitaine | ||
| Dordogne | 1 | |
| Gironde | 1 | |
| Landes | 1 | |
| Total | 3 | 3,75 % |
| Sud-Est | ||
| Bouches-du-Rhône | 1 | 1,25 % |
| Étranger | ||
| Grande-Bretagne | 2 | 2,50 % |
| Total | 80 | |

120À s’en tenir au critère de la domiciliation des brevets, les dépôts paraissent émaner d’ensembles régionaux très délimités. 86,25 % des 80 déposants partie prenante dans les 75 brevets considérés proviennent en effet de 18 départements seulement. Bien davantage, plus de la moitié sont domiciliés dans la ville de Paris (dans ses limites d’avant 1860), cependant que plus du quart est originaire des départements du Nord-Est et du Centre-Est, depuis la Saône-et-Loire et le Doubs jusqu’aux Ardennes, où se concentrait avant 1860 la production française de fonte au bois.
121La place prépondérante tenue par la capitale est sans doute un phénomène que l’on retrouve à propos d’autres secteurs de l’activité inventive65. Elle tient, pour une large part, au rôle de Paris comme centre de plus en plus obligé des affaires pour les industriels et les négociants, deux milieux qui, on vient de voir, constituaient les deux tiers (67,18 %) des déposants dans le domaine envisagé ici. Il l’était plus encore pour les sidérurgistes et les marchands de bois, selon une tendance déjà bien établie au siècle précédent66. Avec l’extension prise dans leurs activités par les aspects commerciaux et bancaires qui se traitaient à Paris, nombre d’entre eux y disposaient de fait d’une résidence, même si les bases matérielles de leur industrie ou de leur négoce se trouvaient en province. C’est assurément le cas d’un industriel tel que Jean-Baptiste Mollerat, appartenant à l’élite du patronat français (« the outstanding manufacturer », selon Cyril Stanley Smith), dont, en 1804 comme en 1825, les moyens de production étaient implantés en Côte-d’Or67. Mais c’est le cas manifestement aussi de déposants apparemment de moindre envergure que l’on voit, à quelques années d’intervalle, déclarer une adresse parisienne et un domicile provincial, laissant présumer en fait qu’ils disposaient d’une double résidence (le négociant bordelais André Foucaud, le Britannique établi à Marseille George Danré, le vosgien Nicolas Wolff, etc.). Pour faire enregistrer leurs demandes de brevets par le service spécialisé, ancêtre de l’Institut national de la propriété industrielle (INPI), n’existant qu’à Paris, un certain nombre de déposants s’y sont domiciliés, soit chez un intermédiaire, à une époque où se développait le recours, de la part des inventeurs, à des cabinets-conseils en brevets68, soit chez un parent, un ami ou un membre de leurs relations. Comme le grand maître de forges comtois Joseph Gauthier, se domiciliant chez son compatriote, le célèbre fouriériste Victor Considérant, membre du conseil général de la Seine, indication, au passage, qui en dit long sur la variété des affinités politiques des industriels de la sidérurgie sous la monarchie de Juillet69.
122Il n’en demeure pas moins qu’une partie des déposants pris en compte ici exerçaient effectivement leur activité dans la capitale même. Même si leur profession n’est pas toujours mentionnée, les adresses de cinq d’entre eux correspondent à l’évidence aux quartiers, dans le sud-est parisien, des chantiers et entrepôts de combustibles acheminés par bateau ou par flottage (Bercy, la Gare, Ivry) disposés en bordure du fleuve et, pour quatre autres, aux zones d’industrie chimique de l’époque telles que le quartier de la Glacière. Paris est en outre la principale concentration française pour les métiers de conception, ingénieurs civils et architectes, ancêtres de nos bureaux d’études libéraux, dont on a vu plus haut qu’ils représentaient à eux seuls plus de 15 % des déposants identifiés.
123La signification réelle qu’il convient de donner à cette prépondérance absolue de la capitale quant aux adresses déclarées des déposants, n’a donc rien d’univoque. Il reste que, dans un certain nombre de cas, celles-ci ne peuvent masquer une activité fondamentalement provinciale, dans les principales régions sidérurgiques produisant au combustible végétal, dont témoignent tout de même directement plus du tiers des déposants (Nord-Est et Centre-Est, Centre et pays ligériens, Sud-Ouest aquitain).
• Les bases provinciales de l’effort inventif
124Au sein de cet ensemble, le groupe le plus important est sans conteste formé par les représentants de la première de ces trois zones, celle s’étendant sans interruption de la Saône-et-Loire et du Doubs jusqu’aux Ardennes. La contribution au mouvement inventif des différents départements concernés apparaît plutôt diffuse, dans la mesure où l’on ne compte pour la plupart d’entre eux qu’un dépôt durant la période, tandis que les deux pôles les plus actifs se situent aux deux extrémités – comtoise au Sud et ardennaise au Nord, du « grand arc de fer et de bois » (Roger Brunet). La place des Ardennes et du Doubs avec respectivement 5 et 3 brevets déposés de 1791 à 1857, s’accorde avec celle que consacre la littérature technique contemporaine aux recherches poursuivies dans ces deux départements, qui, en fait, concernent avant tout les années 1830. On a évoqué plus haut les facteurs conjoncturels à l’origine de l’effervescence créatrice de ces deux départements à ce moment. La courbe des dépôts est sans doute un indicateur, mais qui ne saurait être envisagé seul. Indépendamment même du cas de Joseph Gauthier, dont l’implantation franc-comtoise est dissimulée par une domiciliation parisienne de circonstance, l’absence d’un bastion de la sidérurgie au bois comme la Haute-Saône ne saurait nullement être interprétée comme la marque d’un désintérêt vis-à-vis de l’innovation en matière de combustible végétal. Bien au contraire, elle fut, depuis les années 1820, le théâtre de recherches multiples pour rendre plus efficiente l’utilisation du charbon de bois. Le fait que ces efforts ne se soient pas davantage traduits par des dépôts de brevets peut être interprété de deux manières différentes. Une première version consiste à penser que l’on y aurait simplement appliqué des procédés mis au point dans d’autres régions ; une seconde, que l’intérêt s’y serait porté plus fortement qu’ailleurs vers des innovations radicales, connues sous le nom de marche au bois vert, qui entendaient purement et simplement faire l’économie de l’étape de la carbonisation.
125Allant au-delà du cas de ce département franc-comtois, force est de constater qu’à l’exception des Ardennes et du Doubs, le faible nombre – 1 en moyenne par département sur plus d’un demi-siècle – de brevets déposés dans ces régions qui, jusqu’au milieu du siècle, étaient pourtant les principaux bastions de la fonte au bois en France, ne saurait être considéré comme l’indice d’un manque d’intérêt pour le perfectionnement des techniques de carbonisation. Bien au contraire, la littérature technique et des témoignages de première main comme les relations d’élèves-ingénieurs des Mines démontrent qu’en de multiples endroits, en Côte-d’Or aussi bien qu’en Haute-Saône, dans le Bas-Rhin aussi bien que dans les Vosges ou la Meuse, l’on se livra à des recherches aussi nombreuses que variées, sans avoir éprouvé le besoin de faire breveter les procédés expérimentés. Dans le plus grand département producteur – la Haute-Marne –, en dehors de quelques tentatives localisées (notamment au Clos Mortier) durant les années 1830, l’effort d’innovation dans le domaine envisagé ici paraît être resté nettement plus limité jusqu’au milieu du siècle que dans les aires précédemment citées. On le voit en revanche s’intensifier durant les années 1850, alors que la pression par les prix prenait dans la région une nouvelle acuité, avant que ne s’impose sur une grande échelle, durant la décennie suivante, le recours au combustible mixte charbon/coke.
126Dans les autres régions françaises (Centre et pays ligériens, Sud-Ouest aquitain, péninsule armoricaine) la même rareté ou l’absence de dépôts de brevets s’accorde davantage avec la moindre activité inventive, ou du moins le peu d’écho rencontré par celle-ci dans la littérature. Dans le Cher, la solution fut plus tôt recherchée du côté de l’emploi du coke pur ou mélangé au combustible végétal, en raison de la proximité des bassins houillers du Centre et de leur accessibilité par voie fluviale. En Bretagne, la modicité du prix du bois, plus faible que dans le reste de la France, aurait dispensé les industriels de rechercher des améliorations sur ce plan. En 1829, le stère de bois à carboniser ne valait que 1,35 franc à La Nouée, 2 francs à Paimpont, contre 2,65 francs à La Rochebernard, alors que l’hectolitre de houille revenait entre 5,50 et 6 francs à Paimpont70. En Normandie, pays d’Ouche et Perche, l’absence de traces d’un effort de ce type participerait du contexte d’ensemble d’une faible propension à l’innovation tenant à des causes plus générales71.
127La nature même des procédés en cause ici les rendait peut-être peu appropriés à la prise d’un brevet, notamment dans le cas des perfectionnements apportés aux meules. Mais ne peut-on voir aussi dans le nombre, somme toute réduit, de brevets déposés par les principaux départements du Nord-Est et du Centre-Est, où les recherches furent aussi actives que souvent continues, l’indice soit d’échecs, soit de réussites trop incomplètes ou trop fragiles pour avoir donné lieu à des procédés stables et opérationnels ? Quel qu’ait été le résultat, il ne fait en tout cas pas de doute que les recherches menées sur la carbonisation aient été perçues comme un authentique enjeu économique par les entreprises concernées.
Un authentique enjeu pour les entreprises
128Le nombre déjà significatif de brevets déposés sur le sujet dès l’époque napoléonienne alors que la pratique de la propriété industrielle s’acclimatait lentement en France dans bien d’autres domaines, les investissements consentis à leur endroit, les contestations élevées à propos des inventions indiquent assez que, tout au long de la période, les entrepreneurs de la sidérurgie prirent tout à fait au sérieux les recherches sur la carbonisation du bois.
La carbonisation du bois, une affaire importante prise en charge par de grandes entreprises innovatrices
129L’intérêt manifesté pour la carbonisation par bien des firmes comptant parmi les plus importantes de la période est illustré de la façon la plus saillante par la compagnie d’Audincourt. Fondée au milieu des années 1820, elle fut tout au long de la période l’un des principaux fabricants français de fers exclusivement au bois obtenus selon des procédés modernes, avec une production représentant à elle seule 5 % du total national. Ses immobilisations, évaluées à 6 millions de Francs en 1829, son capital social de compagnie anonyme s’élevant à 4,5 millions de Francs en 184372, la situaient à un niveau comparable à celui des plus grandes entreprises intégrées du secteur travaillant entièrement au combustible minéral apparues durant la même décennie, telles que les compagnies de Decazeville et Alès. Cette firme comtoise, placée d’emblée sous la direction technique d’ingénieurs possédant une formation scientifique élevée – le Polytechnicien Jeanmaire, neveu du directeur, à l’origine –, s’employa sans trêve, pendant toute la période envisagée ici, à perfectionner les méthodes de carbonisation73. Nulle part l’on n’essaya plus de formules différentes, de voies variées, ni non plus avec davantage de systématisme et de rigueur dans l’expérimentation méthodique. Carbonisation par combustion partielle en four, en meule par la méthode de Wurtemberg, avec faulde artificielle, avec récupération des sous-produits, emploi du bois vert, toutes les solutions possibles y furent tour à tour testées et évaluées. Cette intense activité de recherche s’inscrivit, au vrai, dans une politique générale et continue d’innovation. Aussi bien ne fut-ce pas un hasard si ce fut dans les établissements de la compagnie que Jacques Ehelmen, après y avoir effectué un passage marquant en 1835 dès son séjour comme élève-ingénieur des Mines74, mena, entre 1841 et 1844, les travaux essentiels ayant éclairé décisivement les processus chimiques à l’œuvre dans la carbonisation du bois. Les résultats obtenus à l’occasion de ces recherches furent, pour certains, jugés suffisamment satisfaisants pour avoir été consacrés par des brevets, même s’ils furent pris non pas au nom de l’entreprise elle-même, mais à celui d’employés de celle-ci. Le chimiste de la firme d’Audincourt, Frédéric Paur, déposa en 1846 un brevet pour les appareils destinés à recueillir les sous-produits de la carbonisation75, et son collègue Prince en fit de même, sur le même objet, en 185676.
130Bien d’autres grandes entreprises du temps participèrent à l’effort d’innovation : Framont dans les Vosges, l’empire De Dietrich dans le Bas-Rhin, la Compagnie des Forges de Franche-Comté, la firme Dupont et Dreyfus dans les Ardennes et dans la Meurthe, le Clos-Mortier en Haute-Marne, Châtillon-Commentry, plus grande concentration française d’usines dans le secteur mixte, en Côte-d’Or dans les années 1850, le groupe Gauthier de Villersexel en Franche-Comté, qui contrôlait une dizaine d’usines, Lagard et Dertelle dans les Ardennes, le groupe Colas dans le Barrois… Un des anciens directeurs-gérants de Châtillon-Commentry, Alexandre Lebrun-Virloy, qui avait été en charge du groupe de Commentry jusqu’en 1856, et prit à son nom plusieurs brevets (dont 4 relatifs à la carbonisation du bois de 1859 à 186377, sans compter les certificats d’addition, et un sur la cokéfaction de la houille), les céda à l’entreprise, aux termes d’un traité conclu le 3 juin 186278. Et, au tout début de la période, il n’est pas besoin de rappeler l’appartenance d’un J.-B. Mollerat à l’élite du patronat manufacturier français79.
131Ces recherches pour améliorer la carbonisation du bois s’inscrivirent souvent dans un effort d’ensemble, de la part des firmes concernées, pour promouvoir les innovations, que l’on retrouve sur bien d’autres aspects, et qui suffirait, s’il en était encore besoin, à montrer que l’emploi du combustible végétal n’était pas nécessairement synonyme de routine et d’archaïsme, puisque la portée de nombre de ces techniques ou procédés nouveaux concerne le secteur sidérurgique pris globalement, voire l’industrie française entière. Il n’est que de songer ainsi, sur le terrain des moteurs primaires et des mécanismes associés, à l’exemple célèbre de la première installation à Fraisans, en 1830, de la première turbine opérationnelle conçue par Fourneyron, aux recherches, moins connues, faites à Audincourt pour améliorer ce type de turbine centrifuge, et auparavant sur les performances des roues de côté, la place tenue par la Franche-Comté, au début des années 1830, dans la mise au point des machines à vapeur à récupération des gaz des hauts fourneaux, peu avant que cette région ne devienne l’un des épicentres des recherches françaises sur les « nouveaux combustibles » végétaux, à celles poursuivies chez De Dietrich durant la même décennie en matière d’air chaud ou de recyclage des gaz. À l’époque où ils s’activaient sur la carbonisation par contact de gaz chauds, les dirigeants des Ets Colas dans le Barrois prenaient un brevet pour la commande par courroie des laminoirs ; chez Dupont et Dreyfus, on appliquait la méthode de carbonisation de Wurtemberg à l’usine de Frouard pendant que l’on équipait celle d’Ars-sur-Moselle du premier laminoir dit universel à avoir été installé en France80.
132La recherche fut donc intégrée, dans un certain nombre de cas, à part entière à l’activité des firmes, et les efforts pour perfectionner la carbonisation du bois sont comme tels à verser au dossier de l’existence d’une recherche industrielle en France au milieu du xixe siècle.
Un enjeu sur le terrain de la propriété industrielle
133Une autre illustration de l’importance attachée par les entreprises à ces nouveaux procédés de carbonisation est fournie par l’exploitation des brevets qui s’y rapportaient. Cet aspect prit la forme de cessions, soit du brevet lui-même, soit de la licence après que le régime en eut été instauré. Une transaction de cette nature est ainsi mentionnée en 1819, au profit des Ets Jacmart frères à Paris, à propos du brevet déposé la même année par les Ets André Foucaud de Bercy, même s’il y a tout lieu de supposer ici que les applications en visaient des usages plus domestiques que sidérurgiques. Plus significatif encore, durant la même décennie, l’accord de partage géographique pour l’exploitation, dans le ressort territorial de l’Empire français, du premier brevet Mollerat, mis en lumière par Philippe Jobert, conclu en 1805 entre l’inventeur et son frère Bernard avec Denis-Adélaïde Mollerat. Il s’agissait d’une entente contractuelle aboutissant à une répartition à peu près équitable entre d’un côté les marchés du textile et de la chimie, et de l’autre ceux du bois et de la sidérurgie81.
134Les enjeux économiques des travaux sur la carbonisation poursuivis durant la période s’expriment encore à travers les contestations et procès intentés en matière de propriété industrielle. On en a notamment la trace à propos des procédés de torréfaction mis au point dans les Ardennes par Houzeau au cours de la seconde moitié des années 1830. Ce dernier et son associé Fauveau-Déliars semblent, de fait, avoir été très jaloux de faire valoir leur antériorité, à un moment où la formule suscitait un grand intérêt dans sa région d’origine. Après être allé étudier sur son site initiateur le système Fauveau-Déliars, le contremaître de la fonderie d’Haraucourt, Baudelot, avait incontinent imaginé une importante amélioration, qui permettait d’activer ou de ralentir à volonté le processus de carbonisation dans les fours, et se proposait de prendre un brevet à ce sujet. Il dut bientôt, apparemment sous la menace d’un procès, passer un traité particulier avec le maître de forges des Bièvres par lequel il cédait à ce dernier la pleine propriété sur l’amélioration concernée82. Les litiges suscités par le procédé ne s’arrêtèrent pas là, puisque, deux ans, plus tard, il y eut un débat avec le même industriel, explicitement évoqué dans la demande de brevet déposée conjointement par les Frères Lagard et Dertelle Aîné le 22 juin 183883 à propos de l’antériorité d’un nouveau perfectionnement, concernant cette fois le système des cylindres rotatifs. La variété des domaines dans lesquels l’on voit un Houzeau-Muiron déposer des brevets tendrait du reste à montrer que son association avec le sidérurgiste ardennais n’était pas dépourvue d’arrière-pensées spéculatives84. L’accord du 3 juin 1862, cité plus haut, par lequel Alexandre Lebrun-Virloy avait cédé à la Société des Forges de Châtillon et Commentry ses droits sur ses procédés de carbonisation du bois, stipulait que ceux-ci devaient être appliqués en 1863 au tiers de la consommation de l’entreprise, et aux deux tiers les années suivantes, moyennant le paiement d’une redevance d’1/5 sur les bénéfices dégagés par rapport à la méthode classique de carbonisation. Toutefois, les résultats peu convaincants obtenus par l’expérimentation industrielle de ces procédés à l’usine de Sainte-Colombe-sur-Seine les firent abandonner moins d’un an après leur cession, et les deux parties convinrent, en avril 1863, de résilier amiablement le traité85.
Un mouvement incitatif plus stimulé par le marché que par les incitations officielles
135La conscience que les inventeurs avaient de l’intérêt commercial de leurs découvertes se traduisit par le souci publicitaire de les faire connaître des utilisateurs potentiels. Plusieurs brochures s’adressant à une telle clientèle ont été retrouvées, telles que celles publiées par Denis-François Brune et Jean-Baptiste. Mollerat dans les années 1800. Au livret de ce dernier, de 46 pages, paru en 1804, était jointe une annexe intitulée Éclaircissements sur la charbonnière pour servir aux maîtres de forges. L’auteur y indiquait les conditions auxquelles il consentait à mettre son procédé à la disposition des industriels, moyennant notamment le versement d’une redevance annuelle, et sous sa garantie personnelle.
136Pour les inventeurs de l’époque, l’une des plus sûres formes de publicité restait la caution apportée à leurs découvertes par les instances scientifiques et techniques officielles publiques et parapubliques, à l’instar de ce qui a pu être démontré ailleurs à propos d’autres types d’innovations86. À cet égard, ils n’eurent guère à attendre des services techniques de l’État, dont la doctrine, depuis la fin du xviiie siècle, était tout entière axée vers la complète substitution de la houille et du coke, à terme, du combustible végétal. Sans doute, l’organe officiel du corps d’État le plus directement concerné, le Journal, puis les Annales des Mines, se fit-il l’écho de certains des procédés de carbonisation proposés. Mais ce n’est que durant les années 1830, en fait la seconde moitié de celles-ci, pendant la vogue des « nouveaux combustibles » qu’il refléta, et même au-delà, l’intensité du mouvement inventif. Passé ce moment, il n’en fut plus question, et force est de constater que la poursuite et même l’accélération de celui-ci, avec en particulier la poussée finale des années 1850, y est à peu près entièrement passée sous silence.
137Il n’en alla pas de même d’un organisme tel que la Société d’encouragement pour l’industrie nationale, instance semi-officielle, jouant le rôle de corps intermédiaire avec les milieux professionnels, d’interface entre les administrations centrales et locales, les scientifiques et les notabilités industrielles. À plusieurs reprises, le Conseil de celle-ci inscrivit le perfectionnement des techniques de carbonisation du bois parmi les thèmes qu’il mettait périodiquement au concours, selon les besoins qu’il ressentait chez les manufacturiers. Ainsi, trois ans seulement après sa fondation, en l’an XII, proposa-telle un prix, d’un montant de 1 000 francs, « pour la détermination des produits de la distillation du bois », qui tendait à mettre en lumière « par des expériences faites en grand, quels sont les divers produits de la distillation du bois et les avantages qu’on en peut retirer, soit dans les procédés de quelques arts, soit dans l’économie domestique ». Il n’est pas indifférent de noter ici que le premier brevet de J.-B. Mollerat fut déposé l’avant-veille de la séance du 11 pluviôse an XI, à laquelle la Société d’encouragement décida d’ouvrir ce concours. À l’issue du délai assigné, en 1806, la Société ne décerna pas le prix annoncé, qu’elle préféra remettre en jeu, faute de concurrents ayant, selon elle, satisfait à l’ensemble des conditions posées. J.-B. Mollerat avait bien en vue l’obtention de cette récompense, lorsqu’il adressa en 1808 un mémoire à l’Académie des sciences sur la carbonisation du bois en vase clos et les produits recueillis, accompagné d’échantillons de ceux-ci en vue d’une analyse officielle87, avant de l’envoyer l’année suivante à la Société. Reporté jusqu’en 1810, le prix fut finalement attribué à Mme Philippe Lebon, à la suite du retrait, inattendu, de l’inventeur nuiton, qui avait été pourtant seul en lice jusque-là. Sans doute avait-il souhaité laisser la veuve de l’illustre ingénieur des Ponts et Chaussées bénéficier d’un secours financier certainement bienvenu, en hommage posthume à un personnage trop tôt disparu, mais qui était déjà entré au panthéon des gloires nationales.
138Se faisant l’écho d’un intérêt unanime, la Société lança en 1837 un nouveau concours qui visait cette fois explicitement les applications à la sidérurgie des nouveaux procédés de carbonisation du bois. Trois prix étaient offerts : l’un, de 3 000 francs, pour le « procédé le plus économique permettant d’obtenir dans toutes les usines le plus grand rendement en charbon de bois, au moins 30 % en poids » ; le second, d’un montant de 1 500 francs, pour le procédé le plus économique conduisant, dans des conditions locales particulières, au même résultat ; en troisième lieu, une médaille d’or destinée à récompenser « l’auteur de la première application économique en France du charbon roux au traitement des minerais de fer dans les hauts fourneaux ». Après que ce concours ait, comme le précédent, été prorogé à plusieurs reprises jusqu’en 1845, aucun des trois prix proposés ne fut en définitive décerné, peut-être parce que, dans l’intervalle, les travaux d’un Ebelmen étaient venus jeter un doute sur le bien-fondé même des recherches sur les « nouveaux combustibles ». Mais il est permis aussi de se demander si la Société n’avait pas placé la barre un peu trop haut, en particulier en assignant l’objectif d’un procédé universellement applicable, alors même que les résultats de la carbonisation restaient influencés par la nature des essences employées d’une contrée, voire d’une usine à l’autre, de l’âge des bois, etc.
139C’est donc principalement et la plupart du temps à leur propre instigation, sous l’incitation spontanée du marché bien plus que de celles d’une quelconque instance étatique ou assimilée, que les firmes sidérurgiques s’employèrent au long de la période à rechercher les modes de carbonisation du bois les plus appropriés à leur activité. Il convient donc, à ce stade de l’analyse, de s’interroger sur les résultats pratiques – sur le plan technique aussi bien qu’économique – qu’elles retirèrent des différents procédés mis au point.
Premier bilan d’un effort inventif
La diffusion effective des différentes techniques proposées
140Peut-on mesurer les effets pour la sidérurgie française de ce mouvement inventif, dont l’ampleur et la réalité ne sauraient plus être méconnues ? En d’autres termes, parmi cet éventail, en fin de compte étendu, de nouveaux procédés de carbonisation du bois, lesquels parvinrent à un stade opérationnel régulier et durable, devenant ainsi des innovations au sens de la théorie économique ? La dispersion persistante du secteur, à l’époque envisagée, et le défaut de mentions systématiques sur cette question dans les sources ne permettent guère, assurément, de dresser, en l’état, un bilan de portée nationale, d’autant qu’aucun procédé ne fit l’objet de réalisations à de multiples exemplaires, comme ce fut le cas au xxe siècle avec la production, en série de fours de carbonisation, fixes ou portatifs, construits en usine. Une telle évaluation s’avère d’autant plus difficile que les améliorations semblant avoir eu la plus grande portée s’appliquèrent à la méthode forestière, qui par nature passe pour la plus inaperçue.
141C’est seulement à propos de ce que l’on appelait alors les « nouveaux combustibles » (bois vert, desséché, torréfié), qu’un effort statistique fut tenté officiellement, à l’échelle nationale, pendant les quelques années où l’Administration de tutelle prodigua ses encouragements dans cette voie. La rapide retombée – qui avait fait croire sur le moment à l’abandon définitif, dans un proche avenir, de ces formules, conduisit à la disparition, au début des années 1840, dans la Statistique de l’industrie minérale, de la rubrique ouverte sur ce chapitre quelques années auparavant88. Or, sur ce plan, l’autorité de tutelle avait fait preuve de partialité, en n’accordant de véritable intérêt, parmi les solutions visant à perfectionner l’obtention du combustible végétal, qu’à celles fondées sur une modification de la nature même du combustible, et en laissant ainsi de côté celles, pourtant majoritaires, qui cherchaient simplement à perfectionner la préparation du charbon de bois sous sa forme classique. Force en est encore une fois de s’en remettre – si l’on excepte certains éléments fournis par la littérature technique ou glanés à travers certaines archives d’entreprises –, comme principale source quasi sérielle, au témoignage oculaire et direct des élèves-ingénieurs des Mines, sans perdre de vue, sur ce point également, qu’il n’est vraiment significatif que pour les procédés pratiqués à l’usine même, et beaucoup plus aléatoire vis-à-vis de ceux mis en œuvre en forêt, dans la mesure où ces « voyages métallurgiques » étaient loin de les conduire obligatoirement au fond des bois, jusqu’aux clairières de carbonisation.
142Il ne fait cependant pas de doute que la voie la plus pratiquée – et qui n’eut pas le moins d’effets globaux –, fut celle du perfectionnement des meules. Faisant apparaître des rendements moyens, par ce procédé, compris entre 23 et 28, voire 30 %, les données chiffrées prises à différents moments de la période, dans des régions situées à travers diverses parties du territoire national, attestent suffisamment de sa validité. Pour n’être évidemment pas généralisables à la France entière, elles n’en sont pas moins représentatives d’une substantielle progression du rendement massique – de l’ordre souvent de 50 % ou plus – par rapport aux résultats couramment admis, et même par rapport aux maxima reconnus, de la seconde moitié du xviiie siècle. Compte tenu des reproches habituellement adressés à la méthode en meules, et surtout de ses limitations internes tenant à la nature même, sur le plan physico-chimique, de l’opération, il s’agit là de résultats tout à fait appréciables. D’autant que, dans plus d’un cas, ils se rapportent à des firmes, telles que la Compagnie d’Audincourt, qui contrôlaient une part significative de la production française de fonte ou de fer assurée au combustible végétal. Ils sont donc tout le contraire d’un phénomène marginal. En outre, ils apparaissent, sur l’échantillon présenté, trop récurrents pour pouvoir être mis en doute, en raison même de la simplicité des mesures se limitant ici à une pesée89. Sans doute, avec la méthode en meules, les résultats étaient-ils plus particulièrement sensibles à l’état hygrométrique du bois, et par conséquent aux conditions atmosphériques variant d’une année à l’autre. Ainsi, à l’usine d’Eurville, avait-on constaté en 1842 que le rendement volumique en charbon obtenu avec du bois très sec avait été, cette année-là, supérieur de plus d’1/5 à celui enregistré l’année précédente90 (50 % contre 38,4 %). Pour cette seule raison, il était donc malaisé de déterminer exactement l’influence sur le rendement du procédé adopté.
143Le cas d’Audincourt, le plus fiable, en raison de la multiplicité des formules qui y furent successivement essayées et de la sûreté méthodologique des mesures qui y furent effectuées, tendrait à montrer que, sans même avoir besoin de recourir à une faulde artificielle, ce furent les améliorations les plus directes apportées à la construction de la meule et peut-être plus encore le soin apporté à la conduite du feu, qui furent la voie la plus efficace. Dans la mesure où dans les conditions d’approvisionnement dominantes de la sidérurgie au bois en France, la carbonisation n’était praticable à l’usine même que dans une minorité de cas, elles s’avéraient de fait les mieux adaptées, contrairement à des pays tels que la Suède ou le Canada où la possibilité très répandue de faire appel au flottage permit d’utiliser plus tôt et sur une plus large échelle les procédés en fours, soit à l’usine même, soit sur des chantiers portuaires intermédiaires reliés par voie ferrée à celle-ci91.
144À défaut d’avoir été pratiquées partout durablement, les différentes formules comportant une faulde artificielle, ou au moins un dispositif indirect de mise à feu, furent de celles qui furent le plus fréquemment expérimentées au long de la période. Après qu’elles eurent fait leur apparition à Sorel, en Eure-et-Loir, dans les toutes premières années du siècle, avec les travaux de Denis-François Brune, on les rencontre ainsi de nouveau à Ancy-le-Franc au milieu des années 182092, où elles ne furent pas poursuivies au-delà, tandis qu’elles firent au contraire l’objet d’une utilisation régulière et prolongée aux établissements de Frouard de la firme Dupont et Dreyfus, jusqu’à la fin des années 1850, sous la forme simplifiée, il est vrai, dite de la méthode de Wurtemberg93 (c’est-à-dire de la Forêt-Noire).
145Elles se prêtaient assez mal, cependant, à une utilisation en forêt, en raison du déplacement, d’une année à l’autre, des sites de carbonisation lié à la rotation des coupes, même si les places devaient être réutilisées à l’issue d’un cycle (c’est-à-dire au mieux, tous les vingt ans !).
146Bien que l’emploi de meules d’assez faible volume paraisse avoir plutôt favorisé une amélioration du rendement, en facilitant un contrôle plus précis de la combustion, ainsi qu’on le soutenait chez de Dietrich, les débats restèrent ouverts chez les techniciens sur ce point tout au long du xixe siècle et même durant celui-ci. Bien plus incontestable, en revanche, apparaît le soin mis à supprimer au maximum les interstices entre les bûches. Cet aspect faisait déjà intervenir le mode de façonnage du bois cordé, pour lequel la généralisation du sciage fut l’élément décisif. Il renvoie, en amont, à l’essor, assuré depuis la période impériale, des productions industrialisées, ou semi-industrialisées, de taillanderie à usage forestier, dans lesquelles s’illustra bientôt la région franc-comtoise, avec des firmes comme Peugeot et Japy. Introduit, nous l’avons vu, dès les années 1820, dans des régions telles que le Châtillonnais et le sud de la Haute-Marne, ce mode de débitage du bois se répandit très largement, une dizaine d’années plus tard, dans la partie orientale du groupe champardennais (Meuse, est et sud du département des Ardennes)94. Durant la décennie suivante, Frédéric Le Play le recommandait comme la bonne pratique dans son Cours de Métallurgie à l’École des mines de Paris95.
147La voie la plus radicale, celle de la distillation proprement dite (que l’on qualifierait insuffisamment par la notion de vase clos, celle-ci ne l’envoyant qu’au milieu, et non pas au mode opératoire lui-même), ne semble avoir été qu’exceptionnellement pratiquée en France pour les besoins courants de l’industrie du fer. En dépit du retentissement initial des travaux d’un J.-B. Mollerat au début de la période, il lui fut bientôt, et pour longtemps, reproché, de donner un charbon trop friable pour pouvoir être passé dans un haut fourneau. Les sites sur lesquels l’inventeur nuiton construisit et exploita opérationnellement jusqu’en 1808 plusieurs de ses charbonnières à partir de son premier brevet de 1804, furent de fait liés à ses activités chimiques : Pellerey-sous-Saint-Vivant en Côte-d’Or (bien qu’il se soit agi ici d’un ancien site reconverti de haut fourneau), Saint-Hubert en forêt de Rambouillet, Pouilly-sur-Saône (à une époque où cette localité n’était pas devenue le siège d’activités sidérurgiques en bordure de la voie fluviale, comme ce fut le cas à partir de 1837)96. Le projet d’édifier une telle installation de carbonisation pour l’usine d’Allevard, en Dauphiné, évoqué en 1809 à l’appui d’une demande pour l’édification d’un nouveau haut fourneau ne semble pas avoir eu d’autre but que de mieux désarmer d’éventuelles réticences de la part de l’Administration forestière, en faisant valoir l’économie de bois procurée par le procédé97. À l’autre extrémité de la période, les procédés mis en œuvre par un A. Gillot auraient, selon leur inventeur, donné lieu à une utilisation continue pendant de longues années, sans que l’auteur précise s’ils avaient été adoptés par d’autres maîtres de forges, à un moment déjà très avancé dans le siècle où la sidérurgie au bois tendait à devenir nettement secondaire dans le groupe du Centre98.
148Après avoir suscité un véritable engouement, entre 1835 et 1840, de la part des maîtres de forges, avec l’appui enthousiaste des corps techniques de l’État, dans de nombreuses contrées du groupe frontalier de l’Est, des Ardennes à la Franche-Comté, les formules de carbonisation incomplète – y compris sous la forme la plus radicale du bois vert –, connurent une rapide retombée au début de la décennie suivante. Un Guettier n’était pas sans se gausser, en 1844, d’un phénomène qu’il était enclin à considérer comme une mode – on serait tenté de dire de type intellectuel –, comme telle passagère et condamnée à l’éphémère99. La formule qui parut sur le moment la plus éphémère fut celle du bois desséché, puisque son principal initiateur comtois, J.-J. Gauthier, y renonça dès 1837. Hors de sa région de naissance, et des Ardennes – où elle fut essayée parallèlement aux deux autres « nouveaux combustibles », elle fut essayée, sans davantage de succès, dans d’autres aires productrices. Ainsi, dans l’Ouest, ne poursuivit-on pas l’expérience, au haut fourneau percheron de Rainville (Orne), où l’on avait commencé à l’appliquer en 1835 même, parce qu’elle avait affecté la qualité de la fonte produite, destinée ici au moulage100.
149Au-delà des réserves que peuvent soulever des données de ce type101, traduites en équivalents charbon de bois, la contribution des « nouveaux combustibles » (bois vert, desséché, torréfié) à la consommation globale de la sidérurgie française en combustible végétal, ne dépassa pas 4 % du total en 1838, à ce qui semble avoir été l’apogée de leur utilisation, et ne comptait déjà plus que pour 2,4 % en 1844, dernière année où l’Administration des Mines jugea utile de faire figurer spécifiquement cette rubrique dans la Statistique de l’industrie minérale. Autant dire que ces tentatives n’auraient eu qu’un effet tout à fait secondaire sinon marginal à l’échelle nationale, même s’il avait été moins négligeable dans une région telle que les Ardennes.
150Malgré leur disparition des statistiques officielles, aucune de ces formules, en fait, ne fut définitivement abandonnée dans les régions qui en avaient été le berceau. Il en alla ici comme du soufflage à l’air chaud, apparu durant la même décennie quelques années auparavant, où l’on avait assisté à des retours en arrière, moins durables il est vrai. Certains industriels persévérèrent dans une voie qui avait paru suffisamment prometteuse pour que tous ne se soient pas laissés décourager par ce qui pouvait aussi être interprété comme des maladies de jeunesse inhérentes à toute nouvelle technologie. Il semble bien qu’ils finirent par surmonter ces déboires initiaux puisqu’aussi bien les « nouveaux combustibles » connurent un réel regain d’intérêt durant le dernier souffle historique de la sidérurgie au bois durant les années 1850. Même si celui-ci fut entièrement ignoré, méconnu et passé sous silence par les services de l’État, plus que jamais attentifs aux seuls progrès de l’emploi du combustible minéral à tous les stades du cycle, et aux yeux desquels de telles tentatives ne devaient pas manquer d’apparaître surannées et désuètes. Bien mieux, ce fut à ce moment que parvinrent au stade opérationnel ces solutions essayées, avec un succès pour le moins mitigé, une vingtaine d’années plus tôt. Au prix d’une profonde modification des caractéristiques géométriques et dimensionnelles des appareils – par l’application différée de recommandations émises par différents experts dès la fin des années 1830 – l’usage du charbon roux fut mis en œuvre cette fois durablement mis en œuvre sur plusieurs sites ardennais. Le bois torréfié fut de nouveau essayé à grande échelle en 1859 à l’usine de Rans (Jura), dont les deux hauts fourneaux au combustible végétal, édifiés à partir de 1854, comptaient parmi les plus grands du genre à avoir jamais été construits en France102. Toujours dans ces mêmes années, l’on assista aussi à un certain retour en faveur du bois vert ou du bois desséché, notamment dans les Ardennes. En 1850, le bois vert était employé en mélange avec le charbon de bois à la célèbre fonderie en moulage de Deville103 ; la même année, le haut fourneau de Saint-Nicolas-lès-Revin fonctionnait régulièrement en fonte grise avec des charges à 82 % de bois desséché mélangé avec du charbon de bois104. Une dizaine d’années plus tard, en 1859, le bois cru entrait régulièrement, jusqu’à raison de 50 % en volume (mélangé avec du charbon de bois et dans certains cas aussi avec du coke) dans les charges d’au moins trois hauts fourneaux situés dans la partie la plus septentrionale du département, Phade, Signy-le-Petit et Laval-Dieu, dans des proportions de 50 % pour les deux premiers et à Phade et à Signy-le-Petit, et du tiers pour le troisième105. Le massif champardennais demeura en fait durablement le principal bastion français pour l’utilisation du bois en nature. Lorsque fut réintroduite dans la statistique officielle une distinction plus fine entre les différents types de combustibles métallurgiques, en 1863, sur les 16 885 tonnes de bois consommés en nature dans les hauts fourneaux français, à côté de 315 419 tonnes de charbon de bois, pour la fabrication de la fonte obtenue exclusivement au bois, 15 205 tonnes le furent dans le département des Ardennes parallèlement à 10 045 tonnes de charbon végétal, et 1 610 tonnes dans celui de la Meuse (contre, dans ce dernier cas, 15 120 tonnes de charbon de bois). Pour la fonte mixte, ce fut, à l’inverse, dans la Meuse que la consommation de bois en nature fut la plus importante (5 366 tonnes sur un total de 7 013 tonnes pour la France entière, en regard de 67 806 tonnes de charbon de bois et 46 667 tonnes de coke)106. À la même époque, une vaste effervescence innovative se manifestait autour des formules de carbonisation complète cette fois, par contact de gaz chauds, avec des succès assurément divers, dans l’aire du Centre-Est côte-d’Orienne et haut-marnaise, sur des sites aussi importants que Sainte Colombe-sur-Seine, Eurville et Rachecourt-sur-Mame107.
151Si elle ne donna lieu, en sidérurgie, qu’à d’assez brèves tentatives, cantonnées à la Franche-Comté ou aux Ardennes, l’utilisation du bois desséché trouva des applications non négligeables dans d’autres grandes industries à feu consommatrices de combustible végétal. Ainsi, les fours de la manufacture de porcelaine de Mehun-sur-Yèvre (Cher) brûlaient-ils en 1859 du bois desséché dans des étuves108 ; ceux de la célèbre cristallerie de Baccarat (Meurthe) employaient également en 1858 du bois amené à l’usine par flottage dont la dessication était obtenue dans des fours-tunnels chauffés avec des bois noueux109.
152Quelles qu’aient été les méthodes suivies, la réalité de leur importance se mesure au simple fait du poids des entreprises qui les mettaient en œuvre, surtout avec le renforcement, à la fin des années 1840 et dans la décennie suivante, du processus de concentration du capital, qui, dans des bastions de la fonte au bois tels que la Côte-d’Or, le Doubs et le Jura, ne le cédait en rien à leurs homologues du secteur travaillant entièrement à la houille, avec des firmes telles que Châtillon-Commentry et la Compagnie des Forges de la Franche-Comté. Au sein de ces firmes, qui avaient tendance à homogénéiser le plus possible leurs conditions de production, les méthodes de carbonisation avaient plus de chances de se propager efficacement que dans le cadre d’émiettement du capital antérieur. Dès les années 1820, une entreprise telle que celle d’Audincourt, ne produisait-elle pas déjà, à elle seule, 5 % de tout le fer au bois fabriqué en France ?
L’influence sur les coûts des procédés perfectionnés de carbonisation
153Comme pour toute industrie s’exerçant dans le contexte d’une économie de marché, le problème de la sidérurgie française n’était pas seulement d’ordre technique, et ne consistait pas qu’à tirer le plus grand parti possible d’une ressource renouvelable finie. Il s’agissait aussi d’agir sur ses coûts de production, dès lors que la concurrence, d’abord virtuelle puis bien réelle, des produits fabriqués au combustible minéral, permettait de moins en moins de répercuter sur le prix de vente les tensions qui s’exerçaient sur son approvisionnement en combustible végétal. Sans doute cette dernière contrainte se faisait-elle sentir très inégalement suivant les régions, mais elle était plus particulièrement ressentie dans les contrées de l’Est qui avaient à supporter le plus gros de la production nationale. Assurément aussi, la part occupée, dans les prix de revient du charbon de bois rendu à l’usine, par les frais de carbonisation et de transport variait-elle fortement d’une aire productrice à l’autre. L’influence des disparités interrégionales du prix du bois et du coût de la carbonisation en meules doit être prise en compte pour tenter de rendre compte de l’inégal intérêt suscité à travers les diverses zones productrices par les innovations relatives à la préparation du combustible. Il paraît devoir être invoqué à l’origine de l’ultime poussée inventive, qui fut aussi la plus forte, des années 1850, à un moment où la principale technique récemment apparue d’économie de combustible – le soufflage à l’air chaud –, désormais bien au point et très largement répandue, pouvait sembler avoir donné toutes ses possibilités, et où la nature même des hauts fourneaux au bois ne permettait plus guère d’en modifier profondément la géométrie. À défaut de pouvoir agir sur les conditions de formation du prix du bois (malgré les ententes lors des adjudications, mais aussi des manœuvres parfois destructrices), ainsi que sauf exception – sur celles de son transport, c’était principalement sur la carbonisation elle-même qu’il restait alors à concentrer les efforts.
154Malgré les imperfections inhérentes au principe de la combustion partielle en milieu ouvert, la classique méthode forestière en meules n’occasionnait pratiquement que des frais de main-d’œuvre. Or, quels qu’ils fussent, les autres procédés essayés au xixe siècle se traduisaient tous par un surcoût soit en investissement, soit en personnel, soit sur ces deux postes simultanément, en fonction duquel il fallait évaluer l’amélioration obtenue sur le rendement physique de l’opération.
155Le facteur de l’investissement intervenait ainsi dès l’adoption d’une structure fixe pourtant légère en apparence, telle qu’une faulde artificielle, pour atteindre son maximum avec les dispositifs en fours ou de distillation en vase clos. Les systèmes les plus lourds, sous ce rapport, étaient certainement ceux fondés sur le principe du contact de gaz chauds. Ils impliquaient des coûts supplémentaires, le plus souvent de transport, de sciage, et d’équipement, même s’ils tendaient, en contrepartie, à réduire les coûts de main-d’œuvre sur l’opération elle-même en y introduisant un certain degré de mécanisation. Ces surcroîts de dépense doivent, ensuite, être appréciés en fonction de la capacité de production des éléments mis en œuvre, depuis les meules elles-mêmes jusqu’aux fours ou aux cornues. Dans le cas des procédés comportant une récupération des sous-produits volatils, il faut introduire, en sens inverse, dans le calcul de rentabilité, le bénéfice retiré de leur commercialisation à des fins extra-sidérurgiques.
156Ainsi les méthodes mises en œuvre à Audincourt au début des années 1840 entraînaient-elles un certain surcoût, pour l’acquisition et le transport à l’usine de bois en fagots. Celui-ci revenait, rendu sur place, à 5 francs le cent de fagots, soit 0,75 franc par hectolitre de charbon obtenu à raison de 1,68 franc l’hectolitre, prix retenu par la comptabilité de l’établissement. Il se serait donc agi là d’une augmentation nullement négligeable, de 44 % en apparence, à cette réserve près que le prix de revient réel du charbon était très supérieur à celui adopté dans la comptabilité interne de l’entreprise. Ces méthodes n’en permettaient pas moins d’économiser, en termes physiques et non pas seulement financiers, 4 à 5 stères de bois pour 100 hectolitres de charbon. Quelques années plus tard, la Compagnie d’Audincourt accrut la rentabilité financière de la carbonisation pratiquée à l’usine, en faisant installer tout autour de chaque meule une série d’appareils destinés à récupérer (en les séparant) les différents sous-produits en phase liquide de la carbonisation – acide acétique, etc. – jusque-là produits en pure perte110.
157Sous leurs diverses formes, les installations fixes requises par certains des procédés proposés occasionnaient des coûts d’investissement qui n’étaient jamais négligeables. En 1804, J.-B. Mollerat annonçait ainsi une dépense de premier établissement de 1 200 à 1 500 francs pour une charbonnière dotée d’une capacité unitaire de 18,5 stères, pour un rendement moyen en poids de 30 %. Une vingtaine d’années plus tard, l’on estimait à 2 900 francs le prix d’un four Schwartz, d’une capacité sans doute près de 9 fois supérieure (169 stères), donnée pour un rendement massique nominal de 25 %, mais requérant 21 jours pour son cycle complet de fonctionnement (et sans procurer les sous-produits lucratifs de l’appareil précédent). Plus économique assurément, apparaissait le four d’origine américaine proposé par Jules Guillemin en 1856, sur la foi de son expérience mexicaine, dont il évaluait à 700-800 francs le coût en France, pour une contenance de 272 stères. D’une plus grande rusticité encore, le dispositif de combustion partielle La Chabeaussière, intermédiaire entre le four et la fosse, revenait, selon son inventeur, à 450 francs par appareil, le principal poste de dépense étant constitué par son couvercle muni de ses tubulures, qui comptait à lui seul pour 400 francs, pour une charge de 21 stères renouvelable.
158Dans le procédé de dessîcation mis au point par Joseph Gauthier, un séchoir capable de traiter 4 stères en 4 jours revenait à 1 800 francs l’unité, ce qui peut sembler élevé par rapport aux solutions précédentes. En incluant le coût d’amortissement et de main-d’œuvre du sciage mécanique préalable, l’opération se traduisait par un surcoût unitaire de 0,50 franc par stère de bois vert rendu à l’usine, à un moment où le prix de celui-ci s’établissait en moyenne autour de 4 francs-4,50 francs en Haute-Saône et de 3,50 francs dans le Doubs. Compte tenu d’une économie physique de l’ordre de 1/6 en volume, le gain monétaire de la formule aurait varié de 2 à 12 francs par tonne de fonte produite.
159À Saint-Nicolas-lès-Revin, en 1850, le bois destiné à être employé sous forme desséchée était transporté par voiturage jusqu’à l’usine, dès lors que la distance n’entraînait pas un coût de transport supérieur à 1,70 franc par stère. À une distance supérieure, il était carbonisé en forêt suivant la méthode classique en meules. On le voit, le choix non seulement du procédé et même ici du type de combustible lui-même était déterminé en fonction d’une ligne de démarcation des coûts. L’emploi du bois desséché, en deçà de cette valeur du coût de voiturage jusqu’à l’usine, s’avérait plus économique que la carbonisation sur le plan de la main-d’œuvre, puisqu’aussi bien la mécanisation du sciage en bûchettes, à l’aide d’une scie hydraulique, était telle que, selon l’entrepreneur, un ouvrier pouvait débiter 15 stères en 12 heures, soit l’équivalent du travail à la main de 8 scieurs. Un surcoût acceptable de transport se traduisait dans le cas présent par une substantielle économie par rapport au principal poste de dépense dans la carbonisation en meules, la main-d’œuvre. Le procédé n’était pas seulement de type resource-saving selon la terminologie des économistes anglo-américains ; il s’avérait également être de type labour-saving, conforme en cela à ses origines nord-américaines. En outre, le dispositif de dessication adopté était d’une productivité élevée, puisqu’il n’exigeait qu’une heure pour parvenir à un desséchage à 100o C.
160Dans le cas du charbon roux, le surcoût occasionné par l’opération par rapport au prix du bois vert découpé était estimé quant à lui à 0,40 franc par stère de bois vert cordé. Bineau et Sauvage considéraient que, selon que le prix du bois sur pied variait de 2 à 5 francs le stère, l’économie à attendre de la substitution du charbon de meule par l’emploi quasi exclusif ou total du bois torréfié, varierait de 3 à 20 %.
161Avec les formules les plus industrialisées de la fin de la période, les coûts fixes d’investissement atteignirent des niveaux encore plus élevés. C’est ainsi que la construction, durant l’exercice 1861-1862, à l’usine de Sainte-Colombe-sur-Seine, d’un appareil de carbonisation Lebrun-Virloy occasionna une dépense de 17 681,42 francs111, sur un montant total d’environ 25 000 francs consacré à l’expérimentation de ces procédés dont la Société s’était assurée, nous l’avons vu, la cession112.
Conclusion : La portée pratique des diverses formules de carbonisation essayées au xixe siècle
162Hors de France, la formule de la carbonisation en vase clos ne fut guère davantage pratiquée, ainsi en Amérique du Nord, où, en revanche, l’on mit en application sur une échelle inconnue en Europe celle de la combustion partielle en fours. Néanmoins, la distillation était employée régulièrement à la fin du xixe siècle dans certaines usines de l’Allemagne moyenne où l’on appréciait la valeur des sous-produits, ainsi à Zorge, dans le Harz, ou encore à Lohe dans le pays de Siegen113.
163Au total, le souci de perfectionner les techniques de carbonisation du bois donna lieu, durant toute la période correspondant aux deux premiers tiers du xixe siècle, à un important mouvement inventif, attestant de l’importance longtemps décisive conservée par le combustible végétal dans la principale industrie lourde représentée par la sidérurgie primaire. Pas plus que dans le cas des progrès de l’énergie hydraulique, il serait abusif d’y voir une illustration du fameux « syndrôme de la marine à voile », allégué par certains auteurs, dans la mesure où la production de fonte au coke ne s’accéléra vraiment qu’à partir de 1837, et où celle de fonte au bois seul poursuivit sa croissance absolue à l’échelle nationale jusqu’en 1856-1857, cependant que celle de fonte mixte, avec une proportion longtemps prépondérante de fonte au bois, amène à revoir fortement la signification des chiffres souvent évoqués à propos de la première. Ce processus innovatif répondit fondamentalement à la demande de l’industrie, pour laquelle le coke – mais non la houille pour l’affinage – attendit longtemps de devenir une alternative crédible. Sans doute, les résultats pratiques apportés par la mise en œuvre des nouvelles techniques de carbonisation furent-ils nettement moins amples et surtout plus incertains que dans le cas des moteurs hydrauliques. Ils participèrent pleinement, en tout cas, à cette recherche des économies de combustible sur l’ensemble de la chaîne des opérations qui, ainsi que cela a été montré ailleurs114, permit d’accroître substantiellement la production de fonte au bois sans occasionner d’augmentation proportionnelle du prélèvement forestier. Sur ce fond global d’efficience technique en forte hausse du système de production au bois, par-delà de sensibles inégalités d’une région à l’autre, la carbonisation ne fut pas, en fin de compte, au nombre des éléments du cycle productif où les progrès techniques eurent, à l’époque, les effets les plus massifs, ni surtout les plus durables. Sans doute parce que l’économie qu’ils étaient susceptibles d’apporter sur le plan des coûts s’avérait trop aléatoire dans une structure du prix du combustible végétal rendu à l’usine, où, en dépit de très fortes fluctuations d’une année sur l’autre, la part afférente aux frais de carbonisation proprement dite comptait nettement moins que l’achat du bois et les transports. Dans ceux des actuels pays industrialisés où le flottage était bien plus couramment praticable pour acheminer le bois jusqu’aux usines, en Europe centrale et scandinave, et en Amérique du Nord, les procédés industriels de carbonisation connurent une bien plus grande extension qu’en France, jusqu’au début du xxe siècle même, et contribuèrent à l’intégration longtemps réussie de la production au bois dans la phase du passage du fer à l’acier elle-même. La production au bois n’était nullement condamnée à l’obsolescence, en elle-même et sous tous les cieux, comme le démontre sa poursuite à grande échelle aujourd’hui au Brésil. En France même, elle avait dû être abandonnée, moins pour des raisons techniques, qu’économiques, tenant à l’inertie, apparemment insurmontable à l’époque, des prix du bois. Si nombreux et souvent efficients – en termes d’économie physique de combustible – qu’aient été les efforts pour améliorer le cycle technique de fabrication de la fonte au bois, ils restèrent, en définitive, impuissants à provoquer la baisse technologique de ses coûts de production qui eût seule pu en maintenir la compétitivité vis-à-vis de la fonte au coke.
164Au-delà de l’ère de la sidérurgie au bois, devenue marginale en France entre 1870 et 1880, même si son ultime représentant, l’usine de Savignac-Lédrier (Dordogne) poursuivit jusqu’en 1932 la production de fonte au combustible végétal115, les procédés de carbonisation dont une bonne partie avaient été mis au point à son profit, conservèrent pour d’autres activités tout leur intérêt économique. Pour avoir été essentielle, la fonction de production de combustible pour les industries à feu n’était nullement exclusive. Comme branche de la chimie organique, ainsi qu’elle avait été inaugurée au début du siècle par J.-B. Mollerat, la carbonisation du bois se développa continuellement jusqu’à l’entre-deux-guerres. Elle ne cessa, non plus, d’être pratiquée pour un type de fabrication spéciale relevant aussi de la chimie, pour la préparation de la poudre à canon. Elle reçut encore, à partir du milieu du siècle, un autre type d’emploi, à grande échelle, au service de deux secteurs nouveaux centraux dans la technologie de la première industrialisation, pour la conservation des bois, avec la carbonisation superficielle des traverses de chemin de fer et des poteaux télégraphiques.
165Les pénuries de combustible fossile rencontrées durant la Première Guerre mondiale, et la mise en place, après celle-ci, de politiques visant à la fois à assurer, en tout temps, l’autosuffisance énergétique nationale, et à prévoir la production de carburants de substitution dans le cas d’un nouveau conflit, rendirent à la carbonisation du bois toute son actualité durant l’entre-deux-guerres. Sous l’égide de l’Office national des carburants liquides, l’industrie s’employa à recenser tous les procédés connus et à en mettre au point de nouveaux, encore plus performants, en vue d’alimenter, en cas de besoin, des appareils à gazogène. L’histoire donna malheureusement à ces techniques de substitution l’occasion d’une « application en grand », comme l’on eût dit aux deux siècles précédents, et force est de constater que ce fut là l’un des rares domaines où, parmi le naufrage général, le pays ne fut pas pris au dépourvu116. Ce fut véritablement durant ces années que certaines techniques remontant, pour la plupart, en fait, à l’époque envisagée ici – celle de la dernière phase d’expansion de la sidérurgie au bois –, trouvèrent leur pleine application opérationnelle. Trop associés aux souvenirs de la période la plus sombre de l’histoire française, ces procédés de carbonisation furent vite oubliés après la Libération. Ils ont connu, à nouveau, un regain d’intérêt, peut-être trop vite retombé, il y a une dizaine ou une douzaine d’années, dans le contexte des deux « chocs pétroliers », où l’on vit les techniciens débattre des avantages comparés de la carbonisation complète, de la torréfaction ou de la dessiccation du bois, en méconnaissance, bien souvent – à la différence de leurs collègues de l’entre-deux-guerres –, des problématiques et des acquis, pourtant considérables, en ce domaine, du siècle précédent, qui avaient été alors principalement obtenus pour le service de la sidérurgie.
Notes de bas de page
1Benoit Serge, « La consommation de combustible végétal et l’évolution des systèmes techniques », in Denis Woronoff (dir.), Forges et forêts : Recherches sur la consommation proto-industrielle de bois, Paris, Éditions de l’EHESS, 1990, p. 136-145.
2Ce travail effectué à partir du fonds de l’Institut national de la Propriété industrielle, a mis à profit l’expérience acquise sur le plan méthodologique, pour l’exploitation de ce type de sources, à propos des moteurs hydrauliques durant la même période. Cf. Emptoz Gérard et Peyre Philippe, « Brevets d’invention et histoire de l’innovation en matière de moteurs hydrauliques dans la France du xixe siècle », in François Caron (dir.), Les brevets, leur utilisation en histoire des techniques et de l’économie, table ronde du CNRS, Gif-sur-Yvette, 6-7 décembre 1984, Paris, IHMC-CNRS, CRHI, Paris IV, Sorbonne, 1985, p. 101-117.
3Ces aspects et les suivants sont en grande partie repris de Mariller Charles, Carbonisation des bois et carburalis forestiers, Paris, Dunod, 1941.
4Ledebur Adolphe, Manuel théorique et pratique de la métallurgie du fer, Paris, Librairie polytechnique Baudry et Cie, 1903, p. 89.
5Debette Louis Philippe, article « Carbonisation », in Charles Laboulaye (dir.), Dictionnaire des Arts et manufactures …, 2e édition, t. 1, Paris, L. Comon, 1853.
6Guettier André, De la fonderie telle qu’elle existe aujourd’hui en France …, 1re édition, Paris/Angers/Metz, Carilian-Goeury et Dalmont/Cosnier et Lachèze/Veuve Thiel, 1844, p. 49.
7ENSMP, M. 1837 (207), Xardel, Mémoire sur les forges du Bas-Rhin, p. 11.
8ENSMP, Dusouich, Moerus, Châtelus, J. 1834 (40).
9Guettier André, op. cit., p. 47.
10Mariller Charles, op. cit., p. 72 et 75.
11Guettier André, op. cit., p. 49.
12Guettier André, op. cit., p. 48.
13Rigoley Edme, op. cit.
14Guettier André, op. cit., p. 48.
15L’origine géographique de ce procédé paraît, à l’évidence devoir être liée à l’existence de vents plus forts qu’ailleurs régnant au voisinage du littoral.
16ENSMP, M. 1825 (41), P. Delaplanche, fo 11bis ro -12 ro.
17ENSMP, M. 1826 (46), Boudousquier, fo 15.
18Beaumont Élie de, « Notice sur les mines de fer et les forges de Framont et de Rothau », Annales des Mines, 1re série, t. VII, 1822, p. 538-539.
19Fonds INPI, brevet délivré pour 15 ans, sous le titre « Nouveaux fourneaux propres à la carbonisation du bois ». L’existence de ce brevet est citée in Woronoff Denis, op. cit., 1984.
20Benoit Serge, « Un grand établissement industriel dans la vallée de l’Armançon au xixe siècle : les Forges d’Ancy-le-Franc », Bulletin de la Société des sciences historiques et naturelles de l’Yonne, t. 123, 1991 (paru en 1992), p. 81-115.
21ENSMP, J. 1828 (21), Journal de voyage de Gervoy et Gras, p. 13.
22ENSMP, M. 1843 (336), Dubocq, p. 9-13.
23ENSMP, M. 1835 (188), J. Ebelmen, p. 35.
24ENSMP, J. 1858 (669), E. Biet, fo 3 vo -4 vo.
25ENSMP, M. 1837 (207), Xardel, p. 11-15.
26Fonds INPI, brevet du 12 février 1806 intitulé : « Appareil propre à carboniser le bois et à extraire des fumées qui en proviennent l’acide pyroligneux et le goudron qu’elles renferment », et certificats d’addition des 22 août 1806 et 10 juin 1808.
27Fonds INPI, brevet du 7 janvier 1808 intitulé : « Fourneau propre à la carbonisation du bois, avec distillation d’acide et de goudron. »
28Fonds INPI, brevet du 21 juillet 1819 intitulé : « Appareils destinés à abriter les bois carbonisés dans les forêts par le procédé de la suffocation. »
29L’auteur indiquait avoir pris pour référence les dimensions des meules employées dans la forêt de Beunon près de La Rochelle.
30Fonds INPI, brevet du 21 octobre 1819, intitulé : « Foumeau portatif propre à la carbonisation du bois et à l’extraction des acides pyroligneux et du goudron. »
31Fonds INPI, brevet du 3 mars 1817 intitulé : « Procédés ayant pour objet la carbonisation et la distillation du bois. »
32Chevalier de la Chabeaussière, « Extrait d’un mémoire sur la carbonisation du bois », Annales des Mines, 1re série, t. VII, 1822, p. 247-266.
33Fonds INPI, brevet du 15 juin 1830 intitulé « Procédé de carbonisation du bois ».
34Fonds INPI, brevet du 12 janvier 1825 intitulé « Appareil propre à la carbonisation de la houille, du bois, de la tourbe et du lignite ».
35Fonds INPI, brevet du 21 juin 1827 intitulé « Procédé propre à carboniser économiquement le bois et la tourbe ».
36ENSMP, M. 1857 (628), C. Braconnier, p. 29-30.
37ENSMP, J. 1859 (220), Tissot, Maillet, De Fonseca.
38Ibid.
39Guillemin Jules, « Procédé américain pour la carbonisation du bois », Bulletin de la Société de l’industrie minérale, t. II, 1856-1857, p. 443-448.
40Fonds INPI, brevet du 28 août 1799 et certificat d’addition du 25 août 1801, brevet intitulé « Nouveaux moyens d’employer les combustibles plus utilement, soit pour la chaleur, soit pour la lumière, et d’en recueillir les divers produits ».
41On ne manquera pas de noter l’influence ici, à travers la configuration de cette chaudière, des travaux sur les machines à vapeur par lesquels l’inventeur, ingénieur des Ponts et Chaussées, s’était d’abord signalé à l’attention des milieux scientifiques au début de la Révolution.
42Fonds INPI, brevet du 28 juillet 1800.
43Son antériorité est confirmée par un rapport, contresigné par Berthollet, Leblanc et Pelletier, du bureau consultatif des Arts et Métiers indiquant que Fremin avait obtenu en 1787 un privilège exclusif pour la conversion par distillation du bois et de la tourbe en charbon. et sur la base d’expériences mettant en évidence une réduction en volume d’un quart seulement du bois, il lui fut accordé en 1792, sur avis motivé de Halle, une récompense de 4 000 livres. Son procédé était visiblement destiné à fournir des produits pour la tannerie, en plus du charbon (Arch. CNAM, N337, 1787-1792).
44Fonds INPI, brevet du 8 Pluviôse an XII-28 septembre 1804, sous le titre « Appareil dit “Charbonnière”, propre à distiller en grand, et à convertir en charbon le bois, la houille et la tourbe ».
45Fonds INPI, brevet du 27 mars 1810, « Procédés de carbonisation du bois par distillation ».
46Fonds INPI, brevet du 29 septembre 1810, « Appareil ou fourneau propre à extraire l’acide pyroligneux et le goudron de toutes les substances végétales ».
47Fonds INPI, brevet du 7 mai 1816, « Carbonisation du bois dans des vases clos ».
48Fonds INPI, brevet 10 octobre 1825, « Système de carbonisation sans perte de charbon, et praticable dans les forêts ».
49Laboulaye Charles (dir.), op. cit., 2e édition, t. I, Paris, L. Comon, 1854.
50Fonds INPI, brevet du 4 janvier 1838, « Chambre de chaleur charbonnière à feu continu destinée à la fabrication du charbon de bois ».
51Fonds INPI, brevet du 7 février 1838, « Cornue servant à faire le charbon de bois ou le coke de distillation ».
52Fonds INPI, brevet du 15 avril 1839, « Procédé de distillation ou carbonisation des matières combustibles avec emploi d’un courant de vapeur ».
53Fonds INPI, brevet Laurens du 17 août 1840, « Appareil générateur de vapeur, au moyen de la combustion des gaz qui s’échappent des hauts fourneaux ».
54Stahl und Eisen, 1897, p. 932 et 1898, p. 77, d’après les Jernkontorets Annalen de 1897 ; cité in Ledebur Adolf, op. cit., p. 87.
55Fonds INPI, brevet du 11 octobre 1836, « Procédé de dessication des voies destinés aux hauts fourneaux ».
56Fonds INPI, brevet primitif du 31 décembre 1834 et certificats d’addition des 27 mai 1835 et 25 juillet 1838, « Nouveau système de carbonisation appliqué au traitement des minerais de fer et autres ».
57Fonds INPI, brevet du 9 septembre 1837 et certificat d’addition du 19 juin 1838, « Appareil destiné à produire la carbonisation du bois, au moyen de la chaleur du gueulard des hauts fourneaux ».
58Fonds INPI, brevet du 22 juin 1838, « Procédé d’application d’un perfectionnement au nouveau système de carbonisation inventé par le sieur Fauveau-Déliars ».
59Fonds INPI, brevet du 22 janvier 1838, « Mode plus économique et plus abrégé de carbonisation du bois au moyen d’un appareil nouveau applicable à tous les hauts fourneaux ».
60Fonds INPI, brevet du 2 mai 1839, « Système de torréfaction des bois dans les forêts ».
61Fonds INPI, certificats d’addition du 15 septembre 1840, du 7 mai 1842 et du 31 décembre 1842.
62Les déposants domiciliés dans les quartiers parisiens spécialisés dans le négoce des combustibles, ainsi que dans les grands ports de commerce français, apparaissent de fait particulièrement nombreux durant les années 1860 et 1870.
63Cf. Emptoz Gérard et Peyre Philippe, art. cité.
64Il existait certes à cette époque déjà une sidérurgie nullement négligeable dans ces villes et ces ports, mais qui travaillait en aval de la production de la fonte, en employant la houille comme combustible.
65Cf. Emptoz Gérard et Peyre Philippe, art. cité.
66Cf. Woronoff Denis, L’industrie sidérurgique en France pendant la Révolution et l’Empire, Paris, Éditions de l’EHESS, 1984 ; Woronoff Denis (dir.), Forges et forêts. Recherches sur la consommation proto-industrielle de bois, Paris, Éditions de l’EHESS, 1990.
67Cf. Jobert Philippe, « Jean-Baptiste Mollerat, un pionnier de la chimie française », in Histoire, économie et société, 1990, p. 245-268.
68Cf. Emptoz Gérard et Peyre Philippe, art. cité.
69Fonds INPI, 4 mars 1846.
70ENSMP, J. 1819 (23), Garella, Reverchon et Bineau.
71Cf. Leménorel Alain, « L’impossible révolution industrielle ? Économie et sociologie minières en Basse-Normandie, 1800-1914 », Annales de Normandie, 1988, p. 463-478.
72ENSMP, J. 1843 (336), Dubocq et Jacquot, p. I.
73ENSMP, J. 1827 (19), Villeneuve H. de.
74En témoignent ses relations de voyage, J. 1835 (44) avec Benoît Châtelus et J. 1836 (46) avec Boucheporn et surtout son remarquable mémoire personnel M. 1835 (188).
75Fonds INPI, brevet du 8 juillet 1846, intitulé « Moyen de recueillir et concentrer l’acide acétique provenant de la carbonisation du bois ».
76Fonds INPI, brevet du 24 octobre 1856, intitulé « Condensateur atmosphérique pour carbonisation et distillation du bois en meule ».
77Fonds INPI, brevets de 1859, 1861, 1862 et 1863.
78Arch. nat., 175 AQ 10, séance du conseil d’administration de la Compagnie anonyme du 12 décembre 1862, p. 22.
79Jobert Philippe, art. cité, 1990.
80ENSMP.
81Jobert Philippe, art. cité.
82ENSMP, M. 1836 (196), Gabriel Pigeon.
83Fonds INPI, brevet du 22 juin 1838 intitulé « Procédé d’application d’un perfectionnement au nouveau système de carbonisation inventé par le sieur Fauveau-Déliars ». Les pétitionnaires concluaient leur demande en indiquant : « Nous déclarons ne pas ignorer que Monsieur Fauveau Déliars du fourneau de Bièvres a fait il y a environ 2 mois une demande en addition de brevet qui annonce l’emploi des cylindres ; mais nous nous réservons de prouver que cet objet existant chez nous depuis 6 mois, Monsieur Fauveau ne doit pas avoir la priorité sur nous. »
84Les tables des brevets de l’INPI révèlent que furent pris à son nom 3 autres brevets : le 30 juin 1830, pour un « procédé propre à rendre les toiles imperméables et à les imprimer en même temps » ; le 10 septembre 1831, pour des « moyens de fabriquer des tubes métalliques par l’union de plusieurs métaux passés au laminoir », brevet annulé ensuite par ordonnance royale du 11 novembre 1835 ; le 18 décembre 1835, pour la « fabrication du verre et l’essai de bouteilles ».
85Arch. nat., 175 AQ 10, séances du conseil d’administration de la Compagnie anonyme des 12 et 26 décembre 1862, 9 janvier, 10 et 24 avril 1863 (p. 22, 27, 30, 51 et 55).
86Cf. notamment le recueil d’études relatives aux moteurs hydrauliques, Cahiers d’Histoire et de Philosophie des Sciences, no 29, 1990 sq.
87Les échantillons joints à l’envoi comprenaient : du goudron, de l’acide acétique, du carbonate de sodium, divers acétates, des sels de zinc et d’aluminium, mais non du charbon de bois, ce qui laisse planer un doute sur l’intérêt que, contrairement à ses intentions proclamées initialement en 1804, l’auteur pouvait encore attribuer à son procédé pour la sidérurgie…
88Ces distinctions furent, cependant, en partie réintroduites au cours des années 1860 (cf. infra).
89Les problèmes d’ordre métrologique ne sauraient en l’espèce être comparés avec les incertitudes, qu’il est difficile de lever rétrospectivement, sur le rendement réel des moteurs hydrauliques perfectionnés à la même époque, à cause de la mesure des débits. Cf. Cahiers d’Histoire et de Philosophie des Sciences, no 29, op. cit.
90ENSMP, J. 1843 (87), Bertera et Bossey, p. 97.
91Ainsi au Québec dans le cas des forges Radnor, en Mauricie, ayant fonctionné jusqu’en 1910.
92ENSMP, J. 1826 (15).
93ENSMP, M. 1858 (669), E. Biet.
94ENSMP, M. 1836 (196), Gabriel Pigeon.
95ENSMP, Le Play Frédéric, Cours manuscrit, Métallurgie, 7e leçon.
96Jobert Philippe, art. cité, 1990.
97Belhoste Jean-François, thèse de 3e cycle, 1980.
98Gillot Auguste, Carbonisation du bois et emploi du combustible dans la métallurgie du fer, Paris, Eugène Lacroix, 1872.
99Guettier André, De la fonderie telle qu’elle existe aujourd’hui en France, et de ses nombreuses applications à l’industrie, Paris/Angers/Metz, Carilian-Goeury et Dalmont/Cosnier et Lachèze/Veuve Thiel, 1844.
100ENSMP, J. 1835 (45), F. de Boucheporn.
101Cf. les remarques de Benoit Serge, in Woronoff Denis (dir.), Forges et forêts…, op. cit., chap. 3.
102ENSMP, J. 1859 (214), Gigot, p. 114-116.
103ENSMP, J. 1850 (127), Lebleu et Freycinet, p. 217.
104ENSMP, M. 1850 (442), Charles de Freycinet.
105ENSMP, J. 1859 (224), Molleveaux et Liénard, fo 24 ro -26 vo.
106Ces documents statistiques ne permettent pas en particulier de savoir si la consommation de bois en nature est exprimée en tonnage pour elle-même, ou convertie en son équivalent en charbon de bois.
107ENSMP, J. 1859 (220), Tissot, Mallet, de Fonseca ; J. 1859 (224), Molleveaux et Liénard, fo 18 ro -18 vo.
108ENSMP, J. 1859 (214), Gigot, p. 10-11.
109ENSMP, J. 1858 (205), C. Braconnier, p. 3-7.
110ENSMP, J. 1850 (127), Lebleu et Freycinet.
111Arch. nat., 175 AQ 30, pièces d’inventaire, exercice 1861-1862.
112Ibid. 175 AQ 10, séance du conseil d’administration de la compagnie anonyme du 10 avril 1863, p. 51.
113Ledebur Adolphe, op. cit., p. 88.
114Benoit Serge, in Woronoff Denis (dir.), op. cit., 1990.
115Lamy Yvon, Hommes de fer en Périgord au xixe siècle, Lyon, La Manufacture, 1987.
116Mariller Charles, op. cit.
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