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Première phase du projet sur les filaments de cellulose : d’excellents résultats sur lesquels s’appuyer!

En 2013, FPInnovations lançait un projet de trois ans sur les filaments de cellulose (FC) avec Kruger Biomaterials Inc., entreprise nouvellement créée, afin de développer de nouveaux matériaux à partir de fibre ligneuse et de les utiliser dans différentes applications traditionnelles et non traditionnelles. Trois ans plus tard, il est temps de faire le point. . . et les résultats sont renversants!

Les FC, matériau écologique extrait de la fibre de pâte de bois, possèdent des propriétés uniques qui en font un agent renforçant exceptionnel pour une grande variété de produits. Les FC sont obtenus par pelage mécanique, un procédé qui ne requiert l’utilisation d’aucun produit chimique ou enzyme et qui ne produit pas d’effluents, les rendant ainsi écologiques et bien adaptés à l’industrie forestière canadienne.

« Les filaments de cellulose obtenus à l’aide de ce procédé ont des caractéristiques uniques, incluant un rapport de longueur élevé, une grande surface de contact et un haut potentiel de liaison, » explique Norayr Gurnagul, gestionnaire de recherche au sein du groupe Composites de fibres avancés. « Il a été démontré qu’ils sont d’excellents agents renforçants et qu’ils augmentent grandement la résistance à l’état humide ou sec des papiers-mouchoirs, des essuie-tout, du papier d’impression, du papier d’écriture et des papiers de spécialité. »

La composition d’une équipe d’employés de FPInnovations et de Kruger Biomaterials, combinée à des investissements majeurs de Kruger Inc., ont permis la conception, la construction et le démarrage d’une usine de démonstration à Trois-Rivières (Québec). « La collaboration entre les membres de l’équipe a été absolument parfaite, » confirme Michelle Ricard, gestionnaire du projet. « Tous les membres ont travaillé sans relâche pour respecter le délai de livraison de six mois et les résultats parlent d’eux-mêmes. » Depuis son lancement en juin 2014, l’usine est passée d’une capacité de productiond’une tonne par semaine à une capacité de cinq tonnes par jour de FC de grande qualité et est en mesure de produire jusqu’à 15 tonnes par jour.

Applications dans l’industrie des pâtes et papiers

La production de grandes quantités de FC a permis la réalisation de nombreux essais pilotes ou en laboratoire destinés à valider le potentiel des FC dans l’amélioration des propriétés des produits de papier. Par exemple, les recherches ont démontré que l’ajout de FC dans la composition de fabrication du papier augmente l’uniformité de résistance du papier tout en réduisant le peluchage et le poussiérage du papier et des papiers-mouchoirs. Les chercheurs tentent maintenant de minimiser la quantité de FC requise pour obtenir ces avantages.

Des études en laboratoire ont aussi été effectuées afin d’optimiser la composition de fabrication d’un emballage flexible utilisant les FC comme agent renforçant. Les essais préliminaires ont démontré que les produits répondaient aux principaux critères de classe, et que le papier serait bientôt converti dans une usine de transformation commerciale.

Applications dans les secteurs non traditionnels

De nombreuses applications ont aussi été mises à l’essai dans les secteurs non traditionnels, incluant l’ajout de FC dans des produits agricoles améliorés. Les chercheurs ont aussi évalué une possible application des FC dans des produits spécialisés comme les couches filtrantes.

Un autre important résultat a été obtenu lorsque des essais initiaux en laboratoire effectués par FPInnovations ont démontré le potentiel de l’ajout de FC dans les panneaux de fibres de faible densité par voie humide pour améliorer la résistance du panneau, réduire sa densité et améliorer sa résistance à la chaleur. Les résultats ont prouvé que l’application des FC permettrait la production en usine de panneaux isolants de résistance équivalente, mais dotés d’une densité inférieure et d’une plus grande résistance à la chaleur.

Prochaines étapes : toujours plus loin avec la chimie verte

Les résultats obtenus durant la première phase de développement des FC ont dépassé les attentes de FPInnovations et de Kruger Biomaterials. Maintenant que la phase 1 est terminée, les deux organisations cherchent à garder une longueur d’avance sur la concurrence mondiale et l’équipe de recherche poursuit son travail avec de nouvelles approches qui miseront sur ces réalisations. Les prochains objectifs visent à optimiser certaines applications spécifiques et à développer des filières d’applications dans d’autres secteurs de l’industrie, ce qui permettrait d’accélérer l’introduction de technologies ciblées ayant atteint un niveau élevé de préparation.

On estime que plus de 90 % des revenus des usines de pâtes et papiers proviennent encore des produits traditionnels. Grâce à des collaborations comme celle avec Kruger Biomaterials, FPInnovations espère renverser la vapeur en aidant l’industrie à tirer profit des FC et autres nanomatériaux, ainsi qu’en ciblant une augmentation des revenus dans des secteurs traditionnels et non traditionnels.