Les charbons de bois de Notre-Dame : des thermomètres de l’incendie

Lorsque la cathédrale Notre-Dame de Paris a brûlé, le 15 avril 2019, la charpente en chêne a été presque entièrement détruite. Aucune mesure directe n’ayant été effectuée pendant ce tragique incendie, l'estimation des températures qui régnaient dans le bâtiment restaient une question essentielle pour l'enquête judiciaire ainsi que pour la maîtrise d'œuvre du chantier de reconstruction. Il s'agissait notamment de savoir si le plomb des toits avait pu être vaporisé, polluant le bâtiment et le quartier, mais aussi de mieux évaluer l’altération thermo-mécanique des pierres en calcaire. En effet, même après l'extinction de l'incendie, la structure sauvée semblait extrêmement fragilisée et un effondrement complet, en particulier de la voûte, restait à craindre.

Les températures atteintes ont été déterminées par une méthode originale de paléothermométrie Raman appliquée à des charbons de bois recueillis in situ quelques jours seulement après l’incendie. Lors de la carbonisation du bois, entre 400°C et 1300°C, les molécules organiques deviennent aromatiques et la taille des couches polyaromatiques formées augmente significativement avec la température. La spectrométrie Raman est extrêmement sensible à ces variations et une courbe d'étalonnage a pu être construite à partir de la carbonisation de morceaux de chêne non brûlés provenant de la cathédrale.

Ces charbons de bois sont ainsi de véritables thermocouples fossiles. Les températures ont pu être estimées à différents endroits stratégiques du monument. Les plus élevées (jusqu'à 1212 +/- 79°C) ont été observées dans la croisée, et elles sont supérieures à 900°C dans la nef et le transept. Ces mesures scientifiques infirment donc l'hypothèse de la vaporisation du plomb de la toiture. En revanche, elles confortent une transformation en chaux au moins superficielle des blocs de calcaire de la cathédrale, responsable d'une probable dégradation de la résistance mécanique de la structure.