Les chercheurs de FPInnovations Wadood Hamad et Chuanwei Miao ainsi que leur ancienne collègue Stephanie Beck ont récemment publié un article dans la revue scientifique américaine Industrial Biotechnology sur les avancements dans la recherche-développement portant sur les filaments de cellulose (FC) et la cellulose nanocristalline (CNC).
Les scientifiques s’intéressent depuis longtemps à la capacité de produire des FC et de la CNC à partir de la cellulose des arbres et d’autres sources de biomasse. Les FC et la CNC présentent un potentiel d’utilisation comme additifs renouvelables et biodégradables pour améliorer la performance de produits dans les secteurs tels que pâtes et papiers, médecine, alimentation, cosmétiques, revêtements, construction, transport et électronique, pour n’en nommer que quelques-uns.
Intégrer FC et CNC dans la production
L’article intitulé « Growing the Bioeconomy: Advances in the Development of Applications for Cellulose Filaments and Nanocrystals » (Évolution de la bioéconomie : progrès accomplis dans le développement d’applications pour les filaments et les nanocristaux de cellulose) est paru dans l’édition de juin 2019 du Industrial Biotechnology. FPInnovations est à l’avant-garde de la recherche sur les FC et la CNC grâce à ses chercheurs des laboratoires à Pointe-Claire (Québec) et Vancouver (Colombie-Britannique) qui travaillent à améliorer la fonctionnalité des deux matériaux. Ces avancements ont permis de sortir les FC et la CNC des laboratoires pour les intégrer à la production.
Récemment (et pour la deuxième fois), la technologie de production des FC de FPInnovations a été commercialisée. En effet, en janvier dernier, Produits forestiers Résolu annonçait un investissement de 27,7 millions de dollars dans son usine de papier de Kénogami (Québec) pour amener la technologie de production des FC de FPInnovations à l’échelle commerciale. La première fois remonte à 2014, avec l’usine commerciale de biomatériaux de Kruger à Trois-Rivières (Québec).
« Le monde entier s’intéresse aux biomatériaux, à leur durabilité et à leur importante contribution à la bioéconomie, » soulignait Wadood Hamad, gestionnaire de recherche du groupe Transformation et Interfaces, à Vancouver. « Par ses travaux de R et D, FPInnovations a fait œuvre de pionnière dans de nombreux développements liés à la CNC et aux FC, et nous tentons activement d’élaborer les meilleurs scénarios possibles pour améliorer le rapport coût-performance de chaque matériau et trouver les applications les plus efficaces en termes d’impact économique et social. »
Voici ce qui ressort de l’article paru dans Industrial Biotechnology :
Capacité de traitement des FC et de la CNC et défis connexes
Les FC peuvent être produits à partir de tout type de pâte de bois, qu’elle soit blanchie ou non, par des moyens mécaniques mais sans prétraitement chimique ou enzyme additionnel. On peut atteindre un taux de production beaucoup plus élevé tant en mode multipasse en continu ou par lots parce que la consistance est plus élevée. Le procédé fait aussi appel à de l’équipement existant pour produire des pâtes mécaniques, ce qui permet de réduire le coût en capital associé à la commercialisation, voire même donner une nouvelle vie à des usines qui ont été mises hors service en raison du déclin des marchés du papier journal et d’autres papiers.
La CNC, d’autre part, est produite par procédé chimique. L’acide sulfurique réagit typiquement avec la pâte de bois pour optimiser le rendement en CNC. Quand le degré de stabilisation de la polymérisation est atteint, l’hydrolyse est interrompue par une dilution rapide dans l’eau et l’acide est retiré par centrifugation et dialyse. La neutralisation des groupes sulfate acides avec le sodium permet à la CNC d’être séchée par pulvérisation, ce qui donne une poudre facilement transportable et redispersable dans l’eau ou dans les solvants polaires.
Pour les applications autres que le papier, les emballages et les papie
Utilisations des FC et de la CNC
rs sanitaires, les nanofilaments de cellulose (NFC) présentent un fort potentiel dans le domaine de la libération de médicaments. Kolakovic et al. ont étudié la possibilité d’utiliser des NFC comme excipient de comprimé. Les résultats indiquaient que les particules de NFC étaient moins susceptibles de se déformer de façon permanente. La libération contrôlée de médicaments représente un vaste sujet de recherche dans le secteur des sciences pharmaceutiques.
Zoppe et al. ont démontré pour la première fois que la CNC pouvait servir d’inhibiteur viral pour traiter les infections à alphavirus. Leurs résultats pourraient étendre l’applicabilité de la CNC comme inhibiteur d’autres virus, notamment le VIH (virus de l’immunodéficience humaine) ou les virus herpes simplex.
La CNC a la particularité de présenter une organisation chirale-nématique dans les suspensions cristallines liquides et les films solides. Cette propriété permet de produire des pellicules de couleurs uniques sans qu’il soit nécessaire d’utiliser des pigments, ce qui facilite l’utilisation de la CNC comme matériau de matrice pour le développement de matières mésoporeuses photoniques, d’hydrogels et de polymères.
Les applications possibles de la CNC sont infinies; les seules limites sont celles de l’imagination.
Veuillez consulter le site Web de la revue Industrial Biotechnology pour lire l’article en entier (en anglais seulement). Pour en savoir plus sur la recherche de FPInnovations sur les CF et la CNC, veuillez communiquer avec Wadood Hamad.
