Accueil Blogues FPInnovations Façonner l’avenir de la bioéconomie : Progrès dans la mise au point d’applications pour les nanomatériaux

Façonner l’avenir de la bioéconomie : Progrès dans la mise au point d’applications pour les nanomatériaux

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Grâce aux progrès techniques dans le domaine des nanomatériaux de cellulose, comme les filaments de cellulose (FC) et les nanocristaux de cellulose (NC), l'élaboration de matières fonctionnelles tirées de la foresterie pourrait apporter des améliorations dans de multiples industries, entre autres : emballages intelligents, cosmétiques, peintures et couchages, produits alimentaires, et nouvelles matières électroniques et photoniques.

Les produits forestiers comptent depuis longtemps sur la biomasse lignocellulosique génératrice de fibres traitées pour répondre à diverses exigences, comme les produits d'hygiène superabsorbants, le papier tissu ultra-doux ou le papier couché ultra léger. Maintenant, les nouvelles matières forestières fonctionnelles peuvent concurrencer d'autres matières, non seulement en matière de rendement, mais aussi quant aux avantages d'être une ressource neutre en CO2, renouvelable et recyclable. En plus de l'excellent rapport coût-efficacité et de la différentiation du produit, l'industrie forestière évalue de nouvelles technologies qui lui permettront d'obtenir un rendement des investissements abordable et sûr à long terme.

La concurrence des matières forestières repose sur le lien entre le développement du produit et le concept d'ingénierie de la fibre et de la conception sélective, par l'utilisation de nouveaux outils techniques pour manipuler et restructurer les fibres (et leurs constituants) à la plus petite échelle possible, y compris l'échelle moléculaire, afin d'ajouter des fonctionnalités.

En raison de leur potentiel commercial, une variété de produits de cellulose fibrillés, dont les microfibrilles de cellulose (MFC) et les nanofibrilles de cellulose (NFC), ont été fabriqués à l'aide de procédés de traitement mécanique à faible concentration. Toutefois, la délamination mécanique des fibres exige une consommation élevée d'énergie à faible concentration. Afin de réduire la consommation totale d'énergie, on a utilisé de nombreux prétraitements chimiques ou enzymatiques de concert avec la transformation mécanique.

Le processus de production des filaments de cellulose, élaboré par FPInnovations, est doté de plusieurs clés comparativement à la production de microfibrilles de cellulose et de nanofibrilles de cellulose. On peut produire des filaments de cellulose à concentration élevée à partir de tous les types de pâtes de bois, blanchies et non blanchies, sans avoir recours à un prétraitement mécanique, chimique ou enzymatique supplémentaire.

L'élaboration de matières fonctionnelles tirées de la foresterie pourrait apporter des améliorations dans de multiples industries.

On peut obtenir un taux de production beaucoup plus élevé en continu ou en discontinu en raison de la concentration d'exploitation plus élevée. Utiliser les équipements disponibles sur le marché pour produire des pâtes mécaniques peut réduire le coût d'investissement dans la commercialisation, et revitaliser les usines de pâte inexploitées en raison du déclin des marchés du papier journal et d'autres catégories de papier.

Par contre, les nanofibrilles de cellulose (NFC) sont produites uniquement par des procédés chimiques. En général, on fait réagir un acide minéral fort comme l'acide sulfurique avec de la pâte de bois blanchie dans des conditions contrôlées acide-pâte, température et temps, afin d'optimiser le rendement des NFC. La neutralisation des groupes d'acide sulfurique introduits dans les surfaces de NFC avec de l'hydroxyde de sodium, par exemple, améliore la stabilité thermique du produit. Elle permet aussi de sécher par atomisation des suspensions aqueuses de NFC, afin de fournir une poudre facilement transportable et qui est, par la suite, redispersable dans l'eau et les solvants polaires.

Le Canada est en bonne position de leader au niveau mondial et pourra contribuer dans une large mesure à la conception d'un programme basé sur la science et économiquement responsable adapté à la bioéconomie du 21e siècle. Le potentiel de création de nanomatériaux cellulosiques dotés de réceptivité et de fonctionnalités sur mesure est aussi des plus stimulants et prometteurs.

Du travail important reste à faire : la collaboration entre les disciplines de la science et de l'ingénierie et l'expertise industrielle est essentielle si l'on veut surmonter les difficultés et assurer l'élaboration de méthodologies qui garantiront le succès technologique et la commercialisation potentielle d'une vaste gamme d'applications.

Source : FPInnovations

 

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