forum sur les technologies transformatives -- politiques des sciences forestière

Rapport sommaire des ateliers régionaux du Forum du CCIF sur les technologies transformatives – politique des sciences forestières, Mai 2006. 1

Forum sur les technologies

transformatives - Politique des sciences

forestières

Rapport sommaire

Préparé par Le Conference Board of Canada

31 mai 2006

Conseil canadien de l’innovation forestière

Canadian Forest Innovation Council


Résumé Le Conseil canadien de l’innovation forestière a créé au début de 2006 un Forum sur les technologies transformatives – Politique des sciences forestières. Ce Forum avait pour but d’identifier et de classer par ordre de priorité les produits et les technologies pouvant transformer le secteur forestier grâce à la maximisation de la valeur de la fibre ligneuse canadienne. Les activités du Forum englobaient la rédaction de quatre livres blancs, leur révision, la consolidation de leur contenu grâce à des consultations avec des experts canadiens et internationaux lors de deux ateliers régionaux, et enfin une étape finale visant à classifier les résultats préliminaires et à mener des consultations finales. Des experts canadiens ont été chargés de faire de nombreuses consultations et de rédiger les livres blancs afin de dégager les technologies et les produits possédant le plus de potentiel pour réaliser une transformation du secteur forestier canadien. L’accent a été mis sur les utilisations audacieuses et inventives de la fibre et de ses dérivés. L’ensemble des sujets de ces documents, soit les pâtes et papiers, les produits du bois, les produits biochimiques et la bioénergie, couvre le secteur forestier traditionnel et les secteurs clés en émergence. Soixante et une (61) personnes ont participé aux ateliers : des chercheurs du secteur forestier, des responsables de l’élaboration des politiques, des intervenants du secteur forestier et de l’industrie connexe ainsi que des universités. En employant une « méthode de la matrice de l’effort-impact », les participants ont fait l’évaluation de l’impact possible et de l’effort requis pour parvenir à la viabilité technique de 82 technologies potentiellement dites « transformatives » recensées dans les livres blancs. La méthode effort-impact est une approche fondée sur les opinions des experts utilisant des mesures quantitatives d’effort (des niveaux d’investissements financiers et de temps nécessaires à la mise au point d’une technologie) et l’impact potentiel (l’impact sur les revenus du secteur et aussi dans quelle mesure une technologie sera plus avantageuse pour le secteur canadien que pour ses concurrents internationaux) afin d’évaluer le potentiel futur des technologies et des produits. Les principaux résultats des ateliers sont quatre matrices à deux dimensions (l’effort par rapport à l’impact) sur lesquelles les experts ont positionné les technologies pour pouvoir les comparer. Les experts ont également identifié les obstacles à l’adoption des 3 ou 4 technologies identifiées comme pouvant avoir un effet important. Les participants au Forum ont placé la majorité des technologies transformatives (67 pour cent) dans les deux quadrants supérieurs de la grille Effort-Impact (voir ci-dessous). L’identification de ces technologies possédant des effets « potentiellement élevés » augure bien pour l’industrie forestière canadienne.


Placement des technologies transformatives

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Source: Conseil canadien de l’innovation forestière, 2006.

Des quatre sous-secteurs forestiers, c’est le sous-secteur du bois qui compte le plus grand pourcentage de technologies dans les deux quadrants supérieurs (71 pour cent), suivi de celui des produits biochimiques (69 pour cent), puis de celui des pâtes et papiers (69 pour cent) et enfin de celui de la bioénergie (59 pour cent). De nombreuses constatations importantes se sont dégagées. Il est particulièrement important de noter qu’il existe de fait plusieurs technologies offrant le potentiel technique pour réaliser la métamorphose du secteur forestier canadien. Toutefois, elles sont très différentes tant des efforts nécessaires pour en assurer la viabilité technique que dans leur impact potentiel. Afin de mettre en œuvre ces possibilités, il faut bien en comprendre les obstacles techniques, politiques et institutionnels et les solutions pour les surmonter. Une grande partie du potentiel futur pour le secteur se situe aux intersections des sous-secteurs dans le secteur forestier, et entre le secteur forestier et les autres secteurs, comme l’agriculture, les produits chimiques et l’énergie. L’exploitation des marchés potentiellement nouveaux, tels que ceux des produits biochimiques et de la bioénergie, dans lesquels les risques technologiques et commerciaux sont mal connus du secteur forestier traditionnel, peut requérir des partenariats officiels avec les gouvernements et l’industrie dans les secteurs des produits chimiques, de l’énergie et de l’agriculture. Une meilleure conception de la nature et de l’ampleur de l’avantage concurrentiel que le Canada peut avoir grâce aux propriétés intrinsèques des ressources ligneuses forestières canadiennes est un domaine de recherche où les taux de rendement du capital investi peuvent être élevés. Afin d’accélérer la transformation du secteur et de poursuivre sur sa lancée amorcée par le Forum sur les technologies transformatives – politiques des sciences forestières, le secteur forestier canadien devrait peut-être envisager de concentrer ses efforts sur un nombre restreint d’initiatives principales :


• Élaborer et mettre à exécution un programme destiné à identifier, quantifier et exploiter les caractéristiques uniques de la fibre ligneuse canadienne.

• Établir un consortium qualifié et lui donner pour mission d’améliorer le concept de

bioraffinerie dans le contexte canadien, et de développer les principaux aspects en vue de l’élaboration d’un projet-pilote.

• Veiller à ce que l’optimisation du système d’innovation dans le secteur forestier canadien

se poursuive afin que les technologies et les connaissances donnent au Canada un avantage concurrentiel et durable dans un marché de plus en plus mondial.


Table des matières CHAPITRE UN..............................................................................................................................6 Introduction ...................................................................................................................................6

1. Livres blancs .................................................................................................................7 2. Ateliers régionaux..........................................................................................................7

Méthodologie des ateliers .............................................................................................................9 1. Présentations des livres blancs et perspectives internationales ...................................9 2. Priorisation des technologies transformatives dans l’industrie forestière canadienne ..9 3. Application de la grille Effort-Impact des technologies transformatives ........................9 4. Identification et priorisation des obstacles à la mise en oeuvre ..................................11

CHAPITRE CINQ........................................................................................................................43 Annexes ......................................................................................................................................43

A-1 Programme des ateliers régionaux...................................................................................44 A-2 Liste des participants aux ateliers régionaux....................................................................46 A-3 Ateliers régionaux – Groupes de travail thématiques......................................................49 A-4 Récapitulation de la grille Effort-Impact : Placement des technologies par les participants de Québec et d’Edmonton ......................................................................................................52 A-5 Obstacles à la mise en oeuvre des technologies ayant un « impact potentiellement élevé » ....................................................................................................................................53 A-6- Évaluation des ateliers : notes et commentaires.............................................................64 B-1 Livre Blanc : Technologies Transformantes —Solides ou Reconstitués du Bois ............68 B-2 Livre Blanc : Technologies Transformantes — Pâtes et Papiers ....................................81 B-3 Livre Blanc : Technologies Transformantes — Biochimiques .........................................95 B-4 Livre Blanc : Technologies Transformantes — Bioénergie ...........................................108 B-5 Perspectives internationales : Vision et stratégies européennes ...................................127


CHAPITRE UN

Introduction e secteur forestier canadien traverse actuellement une période où les marchés sont difficiles et subit une intense concurrence mondiale, phénomènes qui ont soulevé un sérieux questionnement concernant sa viabilité et sa compétitivité à long terme. Afin de s’attaquer à ces difficultés généralisées à l’échelle du secteur, le Conseil canadien de

l’innovation forestière∗ a entrepris une démarche afin de répertorier et de classer par ordre de priorité les technologies qui seraient susceptibles de transformer le secteur forestier canadien. Au cours du Forum sur les technologies transformatives – politique des sciences forestières, de nombreux objectifs principaux concernant le secteur ont été identifiés et examinés :

1. Trouver un lieu où les représentants des secteurs forestier, privé et public, (notamment des chercheurs, des responsables de l’élaboration des politiques, des intervenants du secteur forestier et des secteurs connexes, des universitaires et des fournisseurs) pourraient ouvertement examiner les questions importantes en matière de recherche et de développement (R&D) et technologiques.

2. Identifier un nombre de produits et de technologies possédant réellement le potentiel

technique pour réaliser la métamorphose du secteur forestier par le truchement de la maximisation de la valeur de la fibre ligneuse.

3. Informer le secteur stratégique de la R&D et des investissements dans le domaine de la

technologie et influencer les politiques privées et publiques en matière de R&D afin de maximiser la création de la valeur.

4. Mettre davantage en évidence la recherche forestière canadienne.

Grâce à l’expertise d’un groupe varié d’intervenants du secteur forestier et de secteurs connexes, le Forum sur les technologies transformatives a pu recenser les produits et les technologies possédant le plus grand potentiel pour créer de la valeur dans l’avenir au sein du secteur forestier canadien. La démarche du Forum sur les technologies transformatives

e Forum sur les technologies transformatives consistait en deux activités principales : la mise en route de quatre livres blancs qui étudiaient le secteur forestier traditionnel et les

secteurs clés en émergence d’une part, et deux ateliers régionaux dont le but était d’établir un ordre de priorité entre les technologies transformatives « ayant un impact élevé » énumérées dans les livres blancs et de signaler les obstacles à leur mise en œuvre d’autre part.

∗ Le Conseil canadien de l’innovation forestière (CCIF) regroupe 11 décideurs experts du secteur forestier canadien qui représentent officiellement les trois principaux groupes d’intérêt qui financent l’innovation dans le secteur forestier : le gouvernement du Canada, les provinces et l’industrie. Cette représentation se situe au niveau des chefs de la direction, des sous-ministres et des sous-ministres adjoints.

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L


1. Livres blancs Les livres blancs ne traitent délibérément que des technologies transformatives et non des technologies et des procédés visant à réduire les coûts ou à garantir un approvisionnement en fibres. Les technologies et la R&D à des fins de réduction des coûts et d’approvisionnement en fibres sont certes importantes, mais ne font pas partie de cette démarche. On a demandé aux auteurs de mettre l’accent sur les utilisations audacieuses et inventives de la fibre et de ses dérivés et d’étudier les aspects techniques des technologies transformatives et des obstacles à leur mise en œuvre. Il ne leur a pas été demandé de formuler des recommandations. Huit experts internationaux ont examiné la première version de ces documents; leurs commentaires ont été incorporés, puis les documents ont été distribués avant la tenue des ateliers. Les quatre livres blancs se trouvent en Annexe B de ce rapport. Les quatre sous-secteurs forestiers faisant l’objet de ces documents sont les suivants : ° Construire et vivre avec le bois : tout produit fabriqué à partir de la fibre ligneuse ou d’un

dérivé, seule ou combinée à une autre substance, pour répondre à un besoin du marché. Cette catégorie comprenait, mais sans en exclure d’autres, les matériaux de construction structurels historiquement dominants.

° Dr. Alan Potter, directeur exécutif, Forest Opportunity B.C.

° Pâtes et papiers : étudier les différentes manières d’élargir la gamme de produits finis dans le sous-secteur comprenant la pâte commerciale, le papier journal et les produits sans bois.

° Dr. Richard Kerekes, directeur, Université de la Colombie-Britannique, Centre des pâtes et papiers. Dr. Andrew Garner, directeur de la planification stratégique, Paprican (présenté par le Réseau canadien de pâtes et papiers pour l’innovation en éducation et en recherche (PAPIER).

° Produits biochimiques : étudier les façons dont la biomasse forestière pourrait servir de

matière première renouvelable, dérivée de l’hémicellulose, de la cellulose ou des composants ligneux des arbres, pour la fabrication de produits biochimiques dans une « bioraffinerie ».

° Dr. Andrew Garner, directeur de la planification stratégique, Paprican (présenté par le Réseau canadien de pâtes et papiers pour l’innovation en éducation et en recherche (PAPIER).

° Bioénergie : examiner la manière dont les technologies transformatives (comme les systèmes thermochimiques et procédés de bioconversion d’avant-garde) pourraient être utilisées dans le but d’accroître la production énergétique au Canada, et de maximiser les retombées économiques et les avantages environnementaux pour l’industrie.

° Dr. Warren Mabee et Dr. Jack Saddler, Faculté de Foresterie, Université de la Colombie-Britannique

2. Ateliers régionaux Deux ateliers sur les technologies transformatives se sont tenus à la mi-avril 2006 :

1. Québec, Université Laval (18 et 19 avril 2006). 2. Edmonton, Alberta Research Council (20 et 21 avril 2006).


Ces ateliers régionaux avaient comme objectifs de : • Éclaircir, confirmer et compléter les informations sur les technologies transformatives

identifiées dans les quatre livres blancs et présentées lors des ateliers par les auteurs et leurs représentants.

• Tirer les enseignements de l’expérience des autres pays dans la mise au point de technologies transformatives pour le secteur forestier.

• Établir une priorisation technique préliminaire des produits et des technologies dans chacun des quatre sous-secteurs forestiers (bois, pâtes et papiers, produits biochimiques et bioénergie) afin de déterminer les produits et les technologies qui seraient le plus susceptibles de réaliser la transformation du secteur en maximisant la valeur de la fibre.

• Identifier et classer les obstacles principaux (p. ex. financiers, institutionnels, politiques et techniques) à la matérialisation des avantages associés aux technologies transformatives prioritaires.

Les deux ateliers ont suivi le même programme, qui se trouve à l’Annexe A–1.


Méthodologie des ateliers es ateliers se sont déroulés sur une journée et demie. Les participants constituaient un échantillon représentatif de cadres de sociétés canadiennes de produits forestiers, de chercheurs scientifiques et de directeurs de recherches d’universités et d’autres institutions et de hauts fonctionnaires de ministères et d’organismes provinciaux et

fédéraux axés sur la foresterie. La liste des participants et des conférenciers se trouve en Annexe A–2.

1. Présentations des livres blancs et perspectives internationales La matinée du premier jour consistait à présenter les quatre livres blancs ainsi qu’une perspective internationale sur les technologies transformatives. Les quatre documents et la perspective internationale se trouvent en Annexe B de ce rapport (B–1 à 5). À la suite de chaque présentation, les participants ont pris part à une période de questions – soulevant des points, réclamant des éclaircissements et amenant de nouvelles idées et connaissances.

2. Priorisation des technologies transformatives dans l’industrie forestière canadienne

En après-midi du premier jour, les participants se sont divisés en plusieurs groupes de travail (sur une base volontaire), suivant les thèmes des livres blancs : Construire et vivre avec le bois, Pâtes et papiers, Produits biochimiques et Bioénergie. Les listes des participants de ces groupes de travail se trouvent en Annexe A–3. Les participants ont identifié de 10 à 25 technologies clés parmi celles énumérées dans chaque livre blanc pour en discuter et en faire l’analyse. Ils avaient eu comme directives particulières d’établir, d’après leurs connaissances collectives, si des technologies transformatives inscrites dans les livres blancs pouvaient être regroupées ou divisées, ajoutées ou retirées, afin de tenir compte d’une analyse et de résultats plus significatifs. Ensuite, les groupes de travail ont pu établir la priorité des technologies identifiées en les classant sur une grille Effort-Impact. 3. Application de la grille Effort-Impact des technologies transformatives Les grilles « Effort-Impact » sont des matrices à deux dimensions définies en fonction de l’impact potentiel sur le secteur forestier canadien, et de l’effort requis pour amener les technologies à un niveau de viabilité technique.

1. Effort : sur l’axe « x », les participants aux ateliers devaient estimer l’effort requis pour amener les technologies à un niveau de viabilité technique sur une échelle de « facile » à « difficile ».

2. Impact potentiel : sur l’axe « y », les participants aux ateliers devaient estimer en même temps l’impact potentiel d’une technologie sur le secteur forestier sur une échelle de « Majeur » à « Mineur »

Le graphique 1 illustre le sens et les valeurs des quatre quadrants de la grille effort-impact. Cette grille est une première analyse coût – avantages permettant de mettre à profit les

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compétences collectives des participants, car les coûts sont en corrélation avec les efforts et les avantages sont en corrélation avec l’impact. Graphique 1 : Grille Effort-Impact des technologies transformatives

Grille Effort–Impact

Q-IV•faible coût•impact/avantage potentiellement faible(action possible: explorer les créneaux potentiels)

Q-III•coût élevé•impact/avantage potentiellement faible(action possible: ne rien engager pour l’instant)

Q-I•faible coût•impact/avantage potentiellement élevé(action possible: rechercher des possibilités)

Q-II•coût élevé•impact/avantage potentiellement élevé(action possible: mener des analyses approfondies sur les possibilités choisies)

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L’axe horizontal de « l’effort » de la grille couvre toutes les possibilités entre « facile à développer » et « difficile à développer ». Lors du classement de chaque technologie, les participants répondaient aux questions suivantes :

• Quel est le cadre temporel de faisabilité technique? Les technologies « plus faciles », par exemple, ont le potentiel d’être mises en œuvre dans un plus court terme (0 à 2 ans) ; les technologies « plus difficiles » demandent un délai plus long (p. ex. >10 ans) avant d’être appliquées ou utilisées en raison de la nécessité d’avancées techniques importantes.

• Quel est le coût relatif de la faisabilité technique? La technologie a le potentiel d’être

mise en œuvre avec relativement peu d’investissements (de 0 à 50 millions $) ou au contraire avec des investissements plus importants (> centaines de millions $).

Axes de l’impact L’axe vertical de « l’impact » couvre toutes les possibilités entre un impact potentiel « majeur » et un impact potentiel « mineur ». Pour localiser les technologies, les participants répondaient aux questions suivantes :

• Quelle est l’ampleur de l’impact potentiel de la technologie en question sur le secteur

forestier? L’utilisation de cette technologie possède-t-elle le pouvoir de transformation pour contribuer au développement durable de l’ensemble du secteur forestier au


Canada, qui représentait en 20051 près de 84 milliards de dollars)? Un impact « faible » ou « mineur » se situait entre 0 à 2 pour cent des revenus, alors qu’un impact « élevé » ou « majeur » dépassait 10 pour cent des revenus.

• L’impact potentiel est-il unique par rapport à la concurrence internationale? Par exemple

une technologie qui peut obtenir la valeur intégrale des ressources ligneuses forestières du Canada selon des méthodes que les concurrents internationaux n’ont pas à leur disposition, a le potentiel d’avoir un impact « majeur ».

Le résultat de cet exercice de grille effort-impact est le positionnement, dans l’un des quatre quadrants, de chaque technologie ou produit identifié(e) dans les livres blancs. Une grille a été produite pour chacun des thèmes de ces documents. Ce rapport a surtout focalisé son attention sur les résultats des grilles effort-impact établies le premier jour des ateliers.

4. Identification et priorisation des obstacles à la mise en oeuvre La seconde journée des ateliers a commencé par une revue et une approbation des conclusions de la première journée. Puis chaque participant a retrouvé son groupe de travail dans le but de choisir 3 ou 4 technologies ayant un « impact élevé » et d’identifier et de classer par ordre de priorité ce qui d’après lui forme des obstacles principaux à l’obtention d’avantages découlant de ces technologies. Les participants étaient invités à placer les obstacles dans l’un des quatre regroupements suivants :

• Obstacles institutionnels (p. ex. les relations et les liens avec les partenaires du secteur forestier, les relations et les liens avec les partenaires des autres secteurs).

• Obstacles politiques (p. ex. les politiques qui empêchent ou restreignent la mise au point et la mise en œuvre des technologies).

• Obstacles financiers (p. ex. l’ampleur, le mécanisme). • Obstacles techniques (p. ex. la recherche scientifique, l’innovation).

Finalement, les participants ont été invités à classer par ordre de priorité les obstacles à la mise en œuvre, à l’aide d’une procédure surnommée « suffrage par priorité » ou « suffrageocratie ».2 Cette étape des ateliers a donné une liste intéressante d’obstacles très importants à la mise en œuvre des technologies transformatives identifiées dans chacun des quatre sous-secteurs forestiers canadiens. L’Annexe A-5 énumère les obstacles principaux (tels que les ont identifiés les participants des ateliers) à la mise en œuvre d’un nombre restreint de technologies transformatives ayant un fort impact potentiel. On a également présenté et discuté des idées pour y remédier et des prochaines étapes au cours de la période de questions à la séance plénière de l’atelier. L’évaluation faite par les participants ainsi que leurs commentaires se trouvent en Annexe A–6. Quatre-vingt-douze pour cent des participants qui ont rempli le formulaire d’évaluation (51

1 Ce chiffre de 84 milliards de dollars a été calculé en additionnant quatre codes du Système de classification des industries de l’Amérique du Nord (SCIAN) de Statistique Canada, dont : 113- Foresterie et exploitation forestière; 1153-Activités de soutien à la foresterie; 321-Fabrication de produits en bois; 322-Fabrication du papier. 2 La “suffrageocratie” est une procédure où les participants reçoivent trois pastilles collantes qu’ils doivent appliquer à côté des obstacles qu’ils considèrent les plus importants. Les participants peuvent appliquer toutes leurs pastilles à côté d’une ou de plusieurs technologies. Lorsque toutes les pastilles ont été collées et comptées, on effectue le classement des obstacles les plus importants.


personnes) ont dit que les ateliers ont atteint les objectifs déterminés, et quatre-vingt-dix pour cent (46 personnes) étaient soit très satisfaits soit satisfaits du déroulement et des résultats des ateliers.


CHAPITRE DEUX Technologies transformatives dans le secteur forestier canadien Les participants à l’atelier ont identifié un nombre important de technologies transformatives au sein du secteur forestier. Au total, 82 technologies transformatives spécifiques ont été identifiées et classées dans les grilles effort-impact (voir Tableau 1) pour les sous-secteurs. Ce sont les sous-secteurs des pâtes et papiers et des produits biochimiques qui comptent le plus grand nombre de technologies identifiées (24 chacun), ensuite vient le sous-secteur du bois, avec 20 technologies. Le sous-secteur de la bioénergie a le plus faible nombre de technologies (14). Le Tableau 1 donne le nombre total de technologies transformatives identifiées dans chacun des quatre sous-secteurs ainsi que le nombre déterminé par atelier (Québec et Edmonton). Comme l’atelier d’Edmonton s’appuyait sur les listes des technologies identifiées lors de l’atelier de Québec, il n’est pas surprenant que le total des technologies identifiées soit plus élevé à Edmonton (79 technologies) qu’à Québec (69 technologies).3 En outre, il n’est pas non plus surprenant que les participants d’Edmonton identifient davantage les technologies transformatives liées à la bioénergie que leurs homologues de Québec, puisque l’Ouest est directement concerné par les ressources énergétiques. Tableau 1 : Technologies transformatives identifiées dans les sous-secteurs forestiers

Sous-secteur forestier Total des technologies

identifiées

Atelier à Québec

Atelier à Edmonton

Construire et vivre avec le bois 20 19 19

Pâtes et papiers 24 22 24

Produits biochimiques 24 20 22

Bioénergie 14 8 14

Total des technologies identifiées 82 69 79 La gamme des technologies transformatives prometteuses était vaste (voir les grilles « effort-impact » 2 à 6). L’analyse faite dans ce rapport s’est limitée à un aperçu de « haut niveau » de l’endroit où les technologies transformatives identifiées à Québec et à Edmonton étaient placées dans la grille « effort-impact ». Les tendances sont identifiées et des conclusions globales ont été tirées. Les

3 On peut attribuer les différences entre le nombre total des technologies identifiées et celui de chaque atelier au processus de positionnement qui a été utilisé dans cet exercice. Pour assurer la continuité entre les deux régions, les technologies identifiées à Québec ont reçu un numéro pour chaque sous-secteur (ex. 1, 2, 3…). Les mêmes numéros ont été appliqués à Edmonton; en revanche, toutes les technologies identifiées à Québec n’ont pas été placées sur les grilles Effort-Impact d’Edmonton. Aussi, les technologies additionnelles qui n’ont pas été identifiées à Québec l’ont été à Edmonton. Au lieu d’appliquer un nouveau système de numérotation, on a tout simplement reporté les numéros et les technologies de Québec et, lorsqu’une technologie nouvelle et différente était identifiée, on lui attribuait un nouveau numéro.


organisations et les personnes disposant des connaissances techniques appropriées qui seraient intéressées pourront utiliser le rapport comme point de départ pour d’autres analyses ou consultations. Les participants aux ateliers ont jugé que la majorité des technologies transformatives identifiées dans les quatre livres blancs avait un fort potentiel d’incidence sur le secteur forestier canadien. (Quadrants QI et Q-II). Fait intéressant, les participants aux deux ateliers ont réparti de façon égale ces technologies ayant un impact « potentiellement élevé », entre les « faciles » à mettre en œuvre et les plus « difficiles », en reconnaissant par là même que chaque technologie doit surmonter ses propres obstacles avant d’être mises en application sur une grande échelle. Graphique 2 : Placement des technologies transformatives (Ateliers de Québec et d’Edmonton)

(Tous les sous-secteurs)

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Identification des technologies ayant un impact potentiellement élevé (Q-I et Q-II)

• Quarante-quatre technologies transformatives placées sur la grille effort-impact (30 pour cent) étaient situées dans le quadrant droit supérieur (Q-I) et donc considérées comme relativement faciles à mettre en œuvre (p. ex. court délai de mise en œuvre et peu coûteuses) et ayant un impact/avantage potentiellement élevé pour le secteur forestier.

• Trente-sept pour cent de l’ensemble des technologies placées sur la grille (55) étaient

situées dans le quadrant gauche supérieur (Q-II) et donc considérées comme ayant un fort impact/avantage pour le secteur forestier, mais bien plus difficiles à mettre en œuvre (p. ex. coûteuses et longues à mettre en œuvre).


L’identification des technologies ayant un impact« potentiellement élevé » est de bon augure pour le secteur forestier canadien. Au total, 67 pour cent des technologies transformatives qui ont été identifiées et placées sur la grille (résultats de Québec et d’Edmonton cumulés) sont jugées pouvant avoir un impact/avantage potentiellement élevé pour le secteur forestier. 32 pour cent seulement des technologies placées sur la grille ont été considérées comme ayant un impact mineur. L’Annexe A-4 comprend un graphique cumulatif représentant le placement des technologies par atelier et par quadrant. Identification des technologies ayant un impact potentiellement élevé (Q-III et Q-IV)

• Quinze pour cent (23) des technologies transformatives placées sur la grille dans le quadrant gauche inférieur (Q-III) étaient considérées comme ayant un impact/avantage potentiellement faible et étaient potentiellement très difficiles à mettre en œuvre (p. ex. coûteuses et longues à mettre en œuvre). Les participants aux ateliers ont noté que le cumul de la difficulté à mettre ces technologies sur le marché et leur impact potentiellement faible sur le secteur forestier réduisaient fortement la probabilité de les voir se développer à court terme.

• Dix-huit pour cent (26) des technologies transformatives trouvées sur la grille effort-

impact étaient placées dans le quadrant droit inférieur (Q-IV) et donc considérées comme ayant un impact/avantage potentiellement faible pour le secteur forestier, mais toutefois faciles à mettre en œuvre. Les participants aux ateliers ont noté que ce quadrant offrait au secteur forestier un nombre de marchés spécialisés potentiels à prospecter si on les examinait et les étudiait avec attention.

Différences entre les ateliers de Québec et d’Edmonton : Le placement des technologies Il existe un certain nombre de similitudes et de différences entre les résultats obtenus dans les ateliers de Québec et d’Edmonton (Graphique 3). Les participants de Québec ont réparti les technologies transformatives dans les quatre quadrants de la grille effort-impact, alors que ceux d’Edmonton ont plutôt eu tendance à placer ces technologies dans les deux quadrants supérieurs. Graphique 3: Profils de placement des technologies transformatives–Ateliers Québec et Edmonton

(Tous les sous-secteurs)

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Les participants à l’atelier de Québec, par exemple, n’ont placé que 19 pour cent des technologies transformatives (13 sur 69) dans le quadrant « impact élevé/coût faible » (Q-I), alors que ceux d’Edmonton en ont placé 39 pour cent (31 sur 79) dans ce même quadrant droit supérieur. De plus, les participants de Québec ont placé plus de 20 technologies transformatives (29 pour cent) dans le quadrant gauche inférieur (Q-III : coût élevé et faible impact), par rapport aux trois technologies (4 pour cent) placées à l’atelier d’Edmonton. Le tableau 2 présente le placement par quadrant des technologies transformatives lors des ateliers de Québec et d’Edmonton. Tableau 2 : Tendances du placement des technologies transformatives — Québec et Edmonton

Placement des technologies transformatives —Québec et Edmonton

Effort-Impact - Quadrants Québec

# de technologies (%)

Edmonton # de technologies

(%)

QI: Impact élevé/Faible coût 13 (19%) 31 (39%)

QII: Impact élevé/Coût élevé 21 (30%) 34 (43%)

QIII: Faible Impact/Coût élevé

20 (29%) 3 (4%)

QIV: Faible impact/Faible coût

15 (22%) 11 (14%)

Dans l’ensemble, les participants des ateliers d’Edmonton ont identifié davantage de technologies transformatives ayant un impact potentiellement élevé sur le secteur forestier canadien. Toutefois, les deux ateliers ont identifié, dans chacun des sous-secteurs forestiers, des technologies transformatives principales à étudier de façon plus approfondie. Le chapitre 3 de ce rapport examine le placement des technologies transformatives par sous-secteur forestier (bois, pâtes et papiers, produits biochimiques et bioénergie). Cette analyse est importante étant donné les possibilités et les défis uniques que connaît chacun des quatre sous-secteurs forestiers identifiés dans les quatre livres blancs. Les différences de placements sur la grille effectués par les participants des deux ateliers pour la même technologie peuvent s’expliquer, du moins partiellement, en raison des différences de compétences techniques des participants d’une part, et de structure du secteur entre l’Est et l’Ouest canadien d’autre part.


CHAPITRE TROIS Effort et impact - Priorisation des technologies transformatives par sous-secteur forestier Technologies transformatives – Construire et vivre avec le bois

e chapitre du rapport examine les résultats des groupes de travail sur le bois réunis pendant les deux ateliers (Graphique 4)

Graphique 4 : Matrice Effort-Impact - Technologies transformatives–Construire et vivre avec le bois

Bois massif : Technologies transformatives

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Légende Construire et vivre avec le bois - Technologies transformatives (Bois) (QC et EDM) 1 Fragmentation du bois à faible énergie, avec reconstitution pour

obtenir des structures à la fois ultra légères et rigides (combinaison de bio et nanotechnologies) avec une variabilité minimale

11 Commande numérique par ordinateur avec conception assistée par ordinateur (CAD)

2 Bâtiment 100% vert 12 Systèmes de construction hybride optimisant la valeur du bois, de l’acier et du béton (p. ex. maison en boîte prête à être assemblée)

3 “Collage” de bois sans recourir à des connecteurs métalliques 13 “Collage” de bois pour créer des applications d’intérieur/meubles sans colle

4 Bois reconstitué et résistant aux insectes, aux incendies et à l’humidité

14 Panneaux à base de fibres et matériaux non tissés à appliquer à des systèmes de construction afin de réduire le son

5 Modification du plasma sous vide en continu 15 Propriétés mécaniques améliorées par modification et compression polymériques

C


6 Technologie de l’information pour optimisation de la chaîne d’approvisionnement depuis les semis jusqu’aux marchés

16 Bois à copeaux orientés sur presses thermiques conventionnelles

7 Impression par jet d’encre sur panneaux, surface et côtés 17 Scie à débit à haute vitesse qui scie en courbe et transforme la partie extérieure du rondin en flocons plutôt qu’en copeaux

8 Traitement du bois par la chaleur pour améliorer la stabilité dimensionnelle

18 Enduits à base de nanoparticules/modification des surfaces pour préserver l’apparence des bois de finition de catégorie supérieure

9 Traitement du bois à basse pression avec des “super solvants” 19 Incorporation des détecteurs dans les matériaux dérivés du bois pour déceler les changements dans les structures de construction (c-à-d. la pénétration de l’humidité, les variations de température)

10 Détecteurs (proche IR, laser) pour optimiser le procédé de reconstitution du bois

20 Solutions pour les systèmes de construction (design durable et flexible

Placement des technologies transformatives du bois Trente-huit technologies transformatives ont été placées sur la grille Effort-Impact (19 par les participants du Québec et 19 par ceux d’Edmonton) (Graphique 4) • Les participants ont jugé que la plupart des technologies du bois (71 pour cent) placées sur

la grille Effort-Impact avaient un impact potentiellement élevé. o 37 pour cent des technologies (14) ont été placées dans le quadrant supérieur droit

(Q-I) : mise en œuvre facile/impact potentiellement élevé; o 34 pour cent (13) ont été placées dans le quadrant gauche supérieur (Q-II) : mise en

œuvre difficile/impact potentiellement élevé; Fait intéressant, sur les quatre sous-secteurs forestiers, le bois avait le plus haut taux de technologies placées dans les deux quadrants supérieurs (impact potentiellement élevé) avec 71 pour cent, par rapport aux produits biochimiques (69 pour cent), aux pâtes et papiers (65 pour cent) et à la bioénergie (59 pour cent). • 16 pour cent des technologies du bois (6) ont été placées dans le quadrant gauche inférieur

(Q-III) : mise en œuvre difficile/impact potentiellement faible; • 13 pour cent (5) ont été placées dans le quadrant droit inférieur (Q-IV) : mise en œuvre

facile/ impact potentiellement faible. Le graphique 4a montre le placement des technologies effectué par les participants de Québec et d’Edmonton. On y remarque un certain nombre de similitudes et de différences. Graphique 4a : Détails des groupes de travail de Québec et d’Edmonton —Construire et vivre avec le bois - Placement des technologies (Bois)

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Bois: EdmontonBois: Edmonton


• Alors que les participants de Québec ont placé 52,5 pour cent des technologies du bois

dans les deux quadrants supérieurs (21 pour cent en Q-I, 31,5 pour cent en Q-II), ceux d’Edmonton en plaçaient 90 pour cent dans les deux quadrants supérieurs (53 pour cent dans Q-I et 37 pour cent dans Q-II).

• Les participants d’Edmonton n’ont placé aucune technologie dans Q-III (mise en œuvre

difficile/impact potentiellement mineur), alors que ceux de Québec en ont placé 31,5 pour cent dans ce quadrant.

Technologies du bois avec “impact potentiellement élevé” : Québec et Edmonton Les participants autant de Québec que d’Edmonton ont recensé et placé sept technologies dans l’un des deux quadrants supérieurs de la grille Effort-Impact (Q-I ou Q-II) (Graphiques 4 et 4a). Ils ont jugé que les technologies, énumérées ci-dessous, avaient un impact potentiellement élevé. Par exemple, ils ont déterminé que la technologie #10 (Détecteurs pour optimiser le processus de reconstitution du bois) était relativement facile à mettre en œuvre et avait un impact potentiellement élevé (Q-I). Pour les participants aux deux ateliers, la technologie #17 (Scie à débit de haute vitesse qui scie en courbe et transforme la partie extérieure du rondin en flocons plutôt qu’en copeaux) pouvait avoir un impact élevé, mais les participants de Québec ont estimé qu’elle serait plus facile à mettre en œuvre (Q-I) comparativement à leurs homologues d’Edmonton (Q-III).

Placement No/Grille

Technologies transformatives du bois identifiées comme ayant un “impact potentiellement

élevé” dans les ateliers de Québec et d’Edmonton

# 1 Fragmentation du bois à faible énergie, avec reconstitution pour obtenir des structures à la fois ultra légères et rigides (combinaison de bio et nanotechnologies) avec une variabilité minimale.

# 2 Bâtiment 100% vert

# 6 Technologie de l’information pour optimisation de la chaîne d’approvisionnement depuis les semis jusqu’aux marchés.

# 9 Traitement du bois par la chaleur pour améliorer la stabilité dimensionnelle.

# 10 Détecteurs (proche IR, laser) pour optimiser le procédé de reconstitution du bois

# 16 Bois à copeaux orientés sur presses thermiques conventionnelles

# 17 Scie à débit de haute vitesse qui scie en courbe et transforme la partie extérieure du rondin en flocons plutôt qu’en copeaux.

Il faut faire remarquer que toutes les technologies transformatives ont été placées dans les deux quadrants supérieurs. Si une technologie n’a pas été identifiée par les participants, cela ne veut pas dire qu’elle est moins importante ou a moins de valeur. Des différences régionales existent dans les (sous) secteurs forestiers, et il faut les prendre en considération lorsque vient le temps d’examiner les graphiques. Par exemple, une technologie, identifiée à Edmonton comme étant facile à mettre au point et ayant un impact potentiellement faible (Q-IV), pourrait très bien être une technologie que les participants de Québec jugeraient difficile à mettre au point, mais qui aurait un impact majeur sur l’industrie du bois (Q-II). La technologie


transformative # 4 (Bois reconstitué et résistant aux insectes, aux incendies et à l’humidité) en est un pur exemple. Technologies de “créneau” (Q-IV) : Québec et Edmonton Les graphiques 4 et 4a présentent les technologies transformatives du bois que les participants des ateliers ont placées dans le quadrant droit inférieur (Q-IV) de la grille Effort-Impact. Treize pour cent des technologies du bois (5) étaient considérées relativement faciles à mettre en œuvre, en ayant toutefois un impact potentiellement mineur. Certaines de ces technologies, énumérées ci-dessous, pourraient devenir des créneaux pour le sous-secteur du bois. Les technologies du bois que les participants ont identifiées dans le quatrième quadrant sont :

• # 4: Bois reconstitué et résistant aux insectes, aux incendies et à l’humidité; • # 15: Propriétés mécaniques améliorées par modification et compression polymériques; • # 18: Enduits à base de nanoparticules/modification des surfaces pour préserver

l’apparence des bois de finition de catégorie supérieure • # 19: Incorporation des détecteurs dans les matériaux dérivés du bois pour déceler les

changements dans les structures de construction (c.-à-d. la pénétration de l’humidité, les variations de température).

Les participants des deux ateliers n’ont placé dans le quadrant qu’une seule technologie : # 15 (Propriétés mécaniques améliorées). Obstacles à la mise en œuvre des technologies du bois Les participants aux groupes de travail sur le bois ont été invités à identifier les obstacles les plus importants à la mise en œuvre des 3 ou 4 technologies ayant un « impact élevé » qu’ils avaient recensées dans les sous-secteurs du bois et à les regrouper selon quatre thèmes communs : obstacles d’ordre technique, d’ordre politique, obstacles institutionnels et obstacles financiers. Les technologies choisies par les participants aux ateliers de Québec et d’Edmonton ainsi que les obstacles correspondants à leur mise en œuvre se trouvent en Annexe A–5. Le sommaire des obstacles principaux pour le sous-secteur du bois est le suivant :

1. Appariement des caractéristiques des fibres canadiennes et les applications pour le bois.

2. Création et développement d’une acceptation par les marchés des produits de bois d’ingénierie

3. Harmonisation ou amélioration de la compatibilité des codes et normes du bâtiment résidentiel ou non résidentiel

4. Renforcement de la cohésion au sein de l’industrie, car un secteur divisé avec plusieurs petits acteurs entrave la capacité de commercialiser de nouvelles technologies.

Discussions et observations lors des ateliers régionaux – Sous-secteur du bois Des discussions animées et intéressantes se sont engagées lors des présentations des différents groupes de travail sur le bois et des séances plénières. Les paragraphes ci-dessous représentent les principales observations : L’avantage de la fibre ligneuse canadienne


• La recherche scientifique et les connaissances peuvent surmonter les inconvénients du bois (résistance variable, pourriture) et augmenter ses avantages (légèreté, robustesse, facilement combiné, qualité visuelle).

• Les arbres canadiens à croissance lente ont-ils de meilleures propriétés de fibres en

matière de robustesse, etc., que ceux des autres pays qui ont recours à des fibres issues de plantations d’arbres à croissance plus rapide?

• Quant aux fibres à des fins structurelles et esthétiques, le Canada conserve un

avantage sur les fibres issues des plantations. En revanche, le Canada ne peut se reposer sur ce seul avantage et doit faire son possible pour accomplir des progrès en matière de technologies de transformation, de conception et d’ingénierie. S’il s’y attelle, dans 10 à 15 ans, il pourra conserver un véritable avantage grâce à un certain nombre de technologies uniques et exclusives.

• Le caractère unique de la fibre repose sur la commercialisation, la vente et le marketing

des produits plutôt que simplement sur la valeur de la fibre elle-même.

• Notre industrie ne peut pas se mesurer avec les pays du Sud sur le plan des coûts. La réalité est que d’autres pays peuvent faire croître leurs arbres plus vite que le Canada et la qualité s’améliore de plus en plus. Le Canada couvre plus de territoire et pourrait avoir un meilleur approvisionnement en fibres. Avec les bonnes personnes, on peut trouver de meilleures solutions.

• Il faut déterminer l’avantage canadien. Nous devons également être mentalement

déterminés à être les meilleurs. Il nous faut une perspective mondiale. Ingénierie et élaboration de procédés

• Le sous-secteur du bois doit s’atteler à (1) sortir du traitement simple des matières premières (fibres) pour aller vers des éléments d’utilisation finale, des systèmes et des solutions, et (2) évoluer de la production et des processus de développement vers de nouvelles conceptions et activités technologiques.

• Si rien ou presque n’est fait maintenant, l’effet combiné des coûts d’opportunité et des

progrès technologiques au sein des pays rivaux pourrait faire perdre au Canada tout avantage qu’il aurait pu avoir par ailleurs.

• Il ne faut pas oublier que de nouvelles conceptions des bâtiments peuvent compenser

un grand nombre d’inégalités des fibres.

• Le Canada se trouve actuellement dans une phase de minimisation des coûts au sein du secteur forestier. Il doit passer cette phase (modèle basé sur les ressources naturelles) et travailler afin d’obtenir des produits et des innovations très haut de gamme (modèle de valeur ajoutée). Pour cela, il faut un niveau et une capacité élevés de connaissances, particulièrement en matière de conception et de construction.

• Le Canada est à l’avant-garde des États-Unis en matière de technologies du bois et de

technologies à base d’adhésif, et il devrait en être fier. Il est donc possible pour le Canada de conserver sa part de marché.


• Une grande quantité du bois recyclable qui rejoint les sites d’enfouissement pourrait

servir à des fins commerciales. Le Canada a quelques projets dans ce domaine, mais ils sont de petite envergure, trop petite pour les envisager à plus grande échelle (p. ex. utilisation du bois de démolition recyclable qui est épuré et déchiqueté pour en faire un matériau de couverture).

• Les produits du bois ont un avantage potentiel sur les technologies de construction à

base de béton, car ils peuvent se transformer et se recycler. Il s’agit d’une véritable opportunité pour le sous-secteur du bois.

. Approvisionnement en fibres ligneuses

• Le secteur du bois doit examiner les questions transitoires relatives aux défis associés à la biomasse nette au Canada. Quel est l’approvisionnement en fibres ligneuses au Canada? et quelles fibres utiliser pour telles solutions ou telles technologies transformatives (p. ex. l’épinette noire ou bien l’épinette blanche)?

• La Colombie-Britannique est en train de créer une plate-forme d’information qui

quantifiera un grand nombre de caractéristiques ayant des conséquences sur l’approvisionnement en fibres et sur l’efficacité de sa livraison (ex. tenures forestières, réseaux routiers, etc.).

• Il est nécessaire d’avoir des essences d’arbres appropriées et des mécanismes de tri

adéquats, et ces sujets sont actuellement examinés au Canada. Des techniques de gestion axées sur l’offre ainsi que l’introduction de pratiques de tri plus efficaces constituent des questions cruciales pour la viabilité future du secteur forestier.

Coûts de production et de transformation

• Les coûts de production sont mauvais par rapport à ceux d’autres pays et sont considérablement plus élevés dans l’Est que dans l’Ouest canadien.

• Les États-Unis constituent notre principal marché pour les matériaux de construction.

Comment les producteurs et les fabricants canadiens peuvent-ils augmenter leurs ventes de produits aux États-Unis et surmonter les obstacles institutionnels qui se dressent actuellement?


Technologies transformatives des pâtes et papiers e chapitre du rapport se penche sur les conclusions des groupes de travail sur les pâtes et papiers (Graphique 5).

Graphique 5 : Matrice Effort-Impact - Technologies transformatives – Pâtes et papiers

Pâtes et papiers : Technologies transformatives

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Légende : Technologies transformatives des pâtes et papiers (QC et EDM) 1 Fibres, papiers et cartons d’ingénierie 13 Fibres modifiées chimiquement 2 Nouvelles méthodes de mise en pâte chimique (si la bioraffinerie le

justifie) 14 Amélioration de la technique fractionnement des fibres

3 Procédé de mise en pâte mécanique: 80% de rendement incluant les coproduits extraits du bioraffinage

15 Produits autres que le papier: produits pour la construction/mobilier

4 Outils d’évaluation rapide et technologies de télédétection pour mieux identifier et évaluer les arbres sur pied et les billes

16 Produits autres que le papier : textiles

5 Produits autres que le papier: fibres de renforcement et nanocristaux de cellulose

17 Emballage: contenants consignés, pliables pour remplacer les boîtes de plastique

6 Mise en pâte mécanique: pâte mécanique avec degré de blancheur de 90

18 Utilisation de la génomique pour optimiser la qualité des fibres pour des produits finis

7 Nouveaux systèmes de suivi/tri du bois (adaptation des propriétés des fibres aux attributs de la performance)

19 Produits autres que le papier: fibres pour matériaux composites

8 Mise en pâte chimique: pâte “super renforcée” pour la fabrication de papiers ultra légers

20 Papier ultra chargé, polymères d’amidon et synthétiques

9 Mise en pâte chimique: papier “super couché” 21 Mise en pâte mécanique: augmentation du raffinage à faible consistance pour économiser et contrôler l’énergie

10 Fabrication du papier: papiers bioactifs 22 Forêts aménagées à usage industriel 11 Fabrication du papier: Papiers ultra chargés collés par des polymères

naturels 23 Utilisation des débris ligneux (densification et utilisation)

12 Fibres non ligneuses (agriculture) 24 Nouveaux procédés de fabrication de la pâte et du papier

C


Placement des technologies transformatives des pâtes et papiers Les participants des ateliers ont placé 46 technologies transformatives sur la grille Effort-Impact pour les pâtes et papiers (22 à Québec et 24 à Edmonton) (Graphique 5). • Les participants ont jugé que 65 pour cent de ces technologies avaient un impact

potentiellement élevé :

o 24 pour cent des technologies (11) ont été placées dans le quadrant supérieur droit (Q-I) : mise en œuvre facile / impact potentiellement élevé;

o 41 pour cent (19) des technologies ont été placées dans le quadrant supérieur

gauche (Q-II) : mise en œuvre difficile /impact potentiellement élevé;

Des quatre sous-secteurs forestiers identifiés, le sous-secteur des pâtes et papiers a le deuxième plus faible nombre de technologies placées dans les deux quadrants supérieurs. Mais chose intéressante, il compte le plus grand nombre (et le pourcentage le plus élevé) de technologies transformatives placées dans le quadrant supérieur gauche (impact potentiellement élevé mais mise en œuvre difficile) par rapport aux trois autres sous-secteurs forestiers.

• 13 pour cent des technologies de pâtes et papiers (6) ont été placées dans le quadrant inférieur gauche (QIII) : mise en œuvre difficile/impact potentiellement faible.

• 22 pour cent (10) ont été placées dans le quadrant inférieur droit (Q-IV) : mise en œuvre

facile/impact potentiellement faible. Le graphique 5a montre comment les participants des ateliers de Québec et d’Edmonton ont placé ces technologies. De nombreuses similitudes et différences sont apparentes. Graphique 5a : Détails des groupes de travail de Québec et d’Edmonton — Placement des technologies (Pâtes et papiers)

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Pâtes et papiers: QuébecPâtes et papiers: Québec

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Pâtes et papiers: EdmontonPâtes et papiers: Edmonton

Edmonton EFFORT • Alors que les participants de Québec ont placé 46 pour cent des technologies des pâtes et

papiers dans les deux quadrants supérieurs (19 pour cent dans Q-I et 27 pour cent dans Q-


II), ceux d’Edmonton ont placé 83 pour cent de ces technologies dans les deux quadrants supérieurs. (29 pour cent dans Q-I et 54 pour cent dans Q-II).

• Comme pour le sous-secteur du bois, les participants d’Edmonton n’ont placé aucune

technologie transformative de pâtes et papiers dans Q-III (mise en œuvre difficile/impact potentiellement mineur), alors que ceux de Québec en ont placé 27 pour cent (6) dans ce quadrant.

• Les participants de Québec ont également placé 27 pour cent des technologies

transformatives des pâtes et papiers dans le quadrant inférieur droit (Q-IV) alors que ceux d’Edmonton n’en ont placé que 17 pour cent (4). Cela porte à croire que les participants de Québec voient peut-être de plus grandes possibilités de marchés à créneaux dans le sous-secteur des pâtes et papiers que leurs homologues de l’Ouest.

Technologies des pâtes et papiers ayant un “Impact potentiellement élevé” : Québec et Edmonton Les graphiques 5 et 5a montrent également que les participants de Québec et d’Edmonton ont placé huit technologies transformatives dans un des deux quadrants supérieurs de la grille Effort-Impact (Q-I ou Q-II). Les participants des deux ateliers ont jugé que les technologies, énumérées ci-dessous, sont des technologies ayant un impact potentiellement élevé. Ces technologies sont les suivantes :

Placement No/Grille

Technologies transformatives des pâtes et papiers identifiées comme ayant un “impact potentiellement élevé” dans les ateliers de Québec et d’Edmonton

# 1 Fibres, papiers et cartons d’ingénierie

# 3 Procédé de mise en pâte mécanique : 80% de rendement incluant les coproduits extraits du bioraffinage

# 8 Mise en pâte chimique: pâte “super renforcée” pour la fabrication de papiers ultra légers

# 9 Mise en pâte chimique : papier “super couché” # 11 Fabrication du papier : Papiers ultra chargés collés par des polymères naturels

# 13 Fibres modifiées chimiquement

# 19 Produits autres que le papier : fibres pour matériaux composites

# 20 Papier à forte charge, polymères d’amidon et synthétiques Technologies des pâtes et papiers ayant un « marché à créneaux » (Q-III) : Les graphiques 5 et 5a montrent les technologies transformatives dans le secteur des pâtes et papiers placées par les participants dans le quadrant droit inférieur (Q-IV) de la grille Effort-Impact. Ils ont jugé que 22 pour cent de ces technologies étaient relativement faciles à mettre en œuvre, ayant toutefois un impact potentiellement mineur. Il est possible que certaines de ces technologies, énumérées ci-dessous, puissent devenir des possibilités de marchés à créneaux à développer dans le sous-secteur des pâtes et papiers.


Les technologies des pâtes et papiers placées dans le quadrant IV par les participants sont les suivantes : • # 14: amélioration de la technique fractionnement des fibres; • # 15: produits autres que le papier : produits pour construction/mobilier; • # 16: produits autres que le papier : textiles; • # 17: emballage : contenants consignés, pliables en remplacement des boîtes en plastique; • # 18: utilisation de la génomique pour optimiser la qualité des fibres pour les produits finis • # 21: mise en pâte mécanique : augmentation du raffinage à faible consistance pour

économiser et contrôler l’énergie; • # 22: forêts aménagées à usage industriel • # 23: utilisation des débris ligneux (densification et utilisation). Les participants aux deux ateliers ont placé dans le quadrant deux des technologies des pâtes et papiers - # 15 (Produits autres que le papier : produits pour construction/mobilier) et # 16 (Produits autres que le papier : textiles). Obstacles à la mise en œuvre des technologies des pâtes et papiers Les participants aux groupes de travail sur les pâtes et papiers ont recensé les obstacles à la mise en œuvre de 3 ou 4 technologies ayant « un impact élevé ». Les participants avaient été invités à les regrouper selon quatre thèmes : obstacles techniques, obstacles politiques, obstacles institutionnels et obstacles financiers. Ces technologies ayant un impact élevé ainsi que les obstacles correspondants à leur mise en œuvre se trouvent en Annexe A-5. Les obstacles principaux à la mise en œuvre des technologies transformatives dans le sous-secteur des pâtes et papiers sont les suivants :

1. Déterminer l’avantage de la fibre canadienne par :

cartographie en 3 dimensions, cartographie génomique, liaison entre les avantages de la fibre et les applications commerciales.

2. Mettre au point des techniques de fractionnement de la pâte et des coproduits. 3. Absence d’un réseau multisectoriel qui traiterait des sujets suivants :

développement technologique, questions de propriété intellectuelle, questions de développement des marchés, transferts de technologies, identification et perfectionnement des compétences, commercialisation.

Discussions et observations lors des ateliers régionaux – sous-secteur des pâtes et papiers La liste ci-dessous présente des idées et des points de discussion qui ont été soulevés lors des ateliers :


Avantages de la fibre • Le Canada pourrait avoir les meilleures fibres longues de la planète, mais les limites

physiques de ces fibres (c.-à-d. jusqu’où elles peuvent s’allonger) sont inconnues. Des recherches plus approfondies sont nécessaires pour déterminer jusqu’à quel point les fibres canadiennes peuvent aller en matière de robustesse et de durabilité. En ayant les meilleures fibres de renforcement du monde, le Canada pourrait majorer ses prix.

• Dans le secteur de la pâte, on a affaire à deux réalités : être bon marché (coûts) ou être différent (apporter une valeur ajoutée à la fibre). Il est nécessaire de se poser les vraies questions sur le sous-secteur canadien des pâtes et papiers : quelles sont les différentes propriétés de la fibre canadienne, et comment le Canada peut-il s’en servir comme avantage concurrentiel?

Accès à la ressource fibreuse et approvisionnement en fibre • Il faut examiner les différentes façons de récolter et de gérer la matière première (p. ex. le

bois rond et les débris d’abattage). Plusieurs usines peuvent évoluer de manière à fabriquer des produits à partir des différentes parties de l’arbre (tronc, intérieur, cime, écorce, etc.).

• Il y aura gaspillage si la ressource fibreuse n’est pas utilisée à son plein potentiel (p. ex. la

paille dont l’industrie sépare la moitié supérieure de la moitié inférieure et expédie dans des usines adaptées, mais cela pourrait ne pas être optimal pour le secteur forestier en raison de la tenure forestière et du système de récolte en vigueur actuellement). Ainsi, une répartition des différentes essences ou parties d’arbres dans des installations de traitement spécifiques permettrait d’augmenter la valeur de la fibre ligneuse. Et pour ce faire de façon efficace, il sera peut-être nécessaire d’ajuster le système de tenures et/ou le système de récolte ou d’insérer un nouveau protocole de tri entre la récolte et les usines.

• En fait, peu importe d’où proviennent les fibres (de la forêt ou de l’agriculture). L’important

est que la séparation se fasse afin que d’autres secteurs de l’économie puissent les utiliser. Un changement de paradigme se produira lorsque le secteur forestier fournira de nouveaux produits de fibres à d’autres secteurs économiques (p. ex. industrie automobile, autres secteurs manufacturiers).

Procédés de fabrication de la pâte et état de l’industrie • Si rien n’est fait de façon différente, l’industrie canadienne des pâtes et papiers se

marginalisera, car le Canada ne peut être concurrentiel en ne misant que sur les coûts. Il faut agir de façon différente.

• L’une des principales possibilités et probabilités de succès est de prendre des mesures et

de changer les techniques de mise en pâte mécanique en vue de fabriquer de nouveaux produits.

• Toutefois, aucune de ces possibilités n’aboutira si le secteur forestier ne peut attirer et

conserver une main-d’œuvre qualifiée et compétente.


Technologies transformatives des produits biochimiques

e chapitre du rapport se penche sur les conclusions des groupes de travail concernant les produits biochimiques (Graphique 6).

Graphique 6 : Matrice Effort-Impact - Technologies transformatives - Produits biochimiques

Produits biochimiques : Technologies transformatives

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Légende : Technologies transformatives des produits biochimiques (QC et EDM) 1 Développer des usines spécialisées en produits biochimiques (sans

pâte) (technologies plus difficiles) 13 Utilisation des enzymes dans les procédés industriels et biochimiques

2 Fabrication de pâte à l’aide de solvants et de produits biochimiques 14 Membranes pour la concentration et purification 3 Développement des bioplastiques (Technologies HARD) 15 Résines chromatographiques pour la concentration et la purification 4 Développement de produits chimiques issus de la lignine pour des

produits brevetés et des marchés à créneaux (ex. phénols, résines, polyols)

16 Développement de bioplastiques (acide polylactique : enduits, films ; acide lévulinique: polyester, produit de substitution du nylon; copolymères de cellulose) issus des arbres

5 Développement de matières premières structurées et sur mesure (incluant les annuelles) en ayant recours aux technologies de semis: génétique, génomique, métagénomique et embryogenèse

17 Micro-organismes pour fabriquer des bioproduits

6 Développement des matières extractives : produits pharmaceutiques et nutraceutiques issus des arbres (bois, écorce, feuillage, notamment le tallöl, les terpènes, flavonoïdes, huiles essentielles)

18 Fibres de cellulose fonctionnalisées : nanocristaux de cellulose (pratiquement inexplorés, gelifiants, peintures, cosmétiques, extraction pas encore commerciale)

7 Préextraction de l’hémicellulose pour produire du Et0H 19 Séparation de la lignine, déchargée des chaudières de récupération, et énergie

8 Développement des fibres de cellulose fonctionnalisées issues des arbres à d’autres fins que le papier (ex. bioplastiques, remplacement de la fibre de verre, à la place des polyesters et du coton)

20 Développement de produits chimiques dérivés de la cellulose issue des arbres et de fibres recyclées (ex. fonctionnalisés par oxygène, résistants aux enzymes)

9 Solvants organiques pour la concentration et la purification 21 Développement de nouveaux procédés de bioraffinerie (ex. séparation et purification)

10 Liquides supercritiques, liquides expansés par du gaz, liquides ioniques

22 Méthodes et procédés d’extraction de solvants (ex. fabrication de la pâte avec des solvants organiques, utilisation de liquides supercritiques et expansés par du gaz)

C


11 Développement de produits chimiques à base d’hémicellulose issue de la biomasse dans des applications biomédicales, pharmaceutiques et la fabrication du papier.

23 Développement de coproduits dans les usines de pâte (ex. préextraction de l’hémicellulose, nettoyage de la lignine pour éviter la dégradation de la cellulose)

12 Développer des usines spécialisées en produits biochimiques (sans pâte) (technologies plus faciles)

24 Préextraction de l’hémicellulose pour produire du Et0H (éthanol) et des polymères, produits chimiques

Les participants des ateliers ont placé 42 technologies transformatives sur la grille Effort-Impact pour les produits biochimiques (20 à Québec et 22 à Edmonton) (Graphique 6). • Les participants ont jugé que 69 pour cent des technologies placées sur la grille Effort-

Impact ont un impact potentiellement élevé :

o 31 pour cent des technologies (13) ont été placées dans le quadrant supérieur droit (Q-I) : mise en œuvre facile/impact potentiellement élevé;

o 38 pour cent (16) ont été placées dans le quadrant supérieur gauche (Q-II) : mise en

œuvre difficile/impact potentiellement élevé; Des quatre sous-secteurs forestiers, le sous-secteur des produits biochimiques est celui qui a le deuxième plus grand nombre de technologies transformatives se trouvant dans les deux quadrants supérieurs.

• 21 pour cent des technologies pour les produits biochimiques (9) ont été placées dans le

quadrant inférieur gauche (QIII) : mise en œuvre difficile/impact potentiellement faible; • 10 pour cent (14) ont été placées dans le quadrant inférieur droit (Q-IV) : mise en œuvre

facile/impact potentiellement faible. Les participants ont identifié relativement peu de possibilités de marchés à créneaux pour le sous-secteur des produits biochimiques du secteur forestier.

Plusieurs similitudes et différences entre les opinions des participants de Québec et d’Edmonton sont visibles (Graphique 6a). Graphique 6a : Détails des groupes de travail de Québec et d’Edmonton— Placement des technologies (Produits biochimiques)

EFFORT

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L

14

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ordi

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Difficile (mise en oeuvre>10 ans

/ >100 millions$)


/0 à 50millions $)

Biochimiques: QuébecBiochimiques: Québec

Québec EFFORT

IMPA

CT

POTE

NTIE

L

2

13

13

17

1811

8

1620

6

109

15

4

24

14

21

22

23

19

5

Maj

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venu

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ique

)M

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r(0

-2%

des

reve

nus/

ordi

naire

)


/ >100 millions$)


/0 à 50millions$)

Biochimiques: EdmontonBiochimiques: Edmonton

Edmonton

• Alors que les participants de Québec ont placé 60 pour cent de technologies pour ce sous-

secteur dans les deux quadrants supérieurs (20 pour cent dans Q-I et 40 pour cent dans


Q-II), les participants d’Edmonton en ont placé 77 pour cent dans les deux quadrants supérieurs (41 pour cent dans Q-I et 36 pour cent dans Q-II).

• C’est le seul sous-secteur où les participants d’Edmonton ont placé une ou quelques

technologies transformatives dans Q-III (mise en œuvre difficile/impact potentiellement mineur). Les participants d’Edmonton ont placé 3 technologies (14 pour cent) dans Q-III, comparativement aux 6 technologies transformatives (30 pour cent) placées par les participants de Québec.

Technologies des produits biochimiques « impact potentiellement élevé” » : Québec et Edmonton Il y a un nombre frappant de technologies transformatives des produits biochimiques (9) identifiées et placées par les participants de Québec et d’Edmonton dans l’un des deux quadrants supérieurs de la grille Effort-Impact (Q-I ou Q-II) (Voir Graphiques 6 et 6a). Chose intéressante, ce sous-secteur détient le plus grand nombre de technologies que les deux ateliers régionaux ont placées dans l’un des deux quadrants supérieurs (technologies avec impact élevé) (énumérées ci-dessous). Ces technologies sont les suivantes :

Placement No/Grille

Technologies transformatives des produits biochimiques identifiées comme ayant un “impact potentiellement élevé” dans les ateliers de Québec et d’Edmonton

# 1 Développer des usines spécialisées en produits biochimiques (sans pâte) (technologies plus difficiles)

# 2 Fabrication de pâte à l’aide solvants et produits biochimiques

# 5 Développement de matières premières structurées et sur mesure (incluant les annuelles) ayant recours aux technologies pour les semis : génétique, génomique, métagénomique et embryogenèse

# 8 Solvants organiques pour la concentration et la purification

# 9 Développement des fibres de cellulose fonctionnalisées issues des arbres à d’autres fins que le papier (ex. bioplastiques, remplacement de la fibre de verre, à la place des polyesters et du coton)

# 10 Liquides supercritiques, liquides expansés par du gaz, liquides ioniques

# 13 Utilisation des enzymes dans les procédés industriels et biochimiques

# 14 Membranes pour la concentration et purification

# 15 Résines chromatographiques pour la concentration et la purification Technologies des produits biochimiques ayant un “marché à créneaux “ (Q-IV) : Québec et Edmonton Les graphiques 6 et 6a montrent un certain nombre de technologies transformatives des produits biochimiques que les participants aux ateliers ont placées dans le quadrant inférieur droit (Q-IV) de la grille Effort-Impact. Ils ont estimé que 10 pour cent (4) seulement de ces technologies étaient relativement faciles à mettre en œuvre et l’impact potentiellement mineur. Ils ont jugé que certaines technologies, énumérées ci-dessous, pouvaient se transformer en possibilités de marchés à créneaux dans le sous-secteur des produits biochimiques.


Les technologies des produits biochimiques placées dans le quadrant IV par les participants sont les suivantes : • # 11: Développement de produits chimiques à base d’hémicellulose issue de la biomasse

dans des applications biomédicales, pharmaceutiques et la fabrication du papier; • # 18: Fibres de cellulose fonctionnalisées: nanocristaux de cellulose (pratiquement

inexplorés, gélifiants, peintures, cosmétiques, extraction pas encore commerciale); • # 19: Séparation de la lignine, déchargée des chaudières de récupération et énergie; • # 20: Développement de produits chimiques dérivés de la cellulose issue des arbres et de

fibres recyclées (ex. fonctionnalisés par oxygène, résistants aux enzymes);

Les participants de Québec et d’Edmonton n’ont placé aucune technologie dans ce quadrant. Obstacles à la mise en œuvre des technologies des produits biochimiques Les participants aux groupes de travail sur les produits biochimiques ont identifié des obstacles à la mise en oeuvre de 3 ou 4 technologies ayant un « impact élevé ». Les technologies ayant un « impact élevé » choisies par les participants de Québec et d’Edmonton, ainsi que les obstacles à leur mise en œuvre se trouvent en Annexe A-5. Les obstacles principaux à la mise en œuvre de ces technologies sont les suivants :

1. Caractériser et démontrer l’avantage de la fibre canadienne pour la production de produits biochimiques.

2. Établir un rapport entre les caractéristiques de la matière première canadienne et la

qualité des produits de consommation.

3. Engager des intervenants intersectoriels pour le développement des coproduits.

4. Personnaliser les modifications chimiques/biochimiques destinées à des utilisations spécifiques.

3. Trouver au sein de l’industrie ou du gouvernement des “champions” ou des défenseurs

permanents.

Discussions et idées aux ateliers régionaux – sous-secteur des produits biochimiques La liste ci-dessous expose certaines idées et des points de discussion que les participants aux ateliers ont présentés : Approvisionnement de la fibre et produits finals


• Un créneau demandant plus de recherches est la possibilité pour le Canada de faire croître des arbres en vue de fabriquer des produits biochimiques spécifiques. Pour ce faire, il est nécessaire que le Canada puisse en obtenir un avantage concurrentiel.

• Le secteur forestier canadien doit identifier les stratégies qui donnent un avantage au

Canada sur les pays concurrents et s’unifier derrière elles. Sélectionner un arbre en vue de fabriquer un produit final pourrait profiter davantage aux concurrents (dont les cycles de croissance sont plus rapides).

• Il est possible d’avoir recours à la recherche génétique pour sélectionner les arbres les plus

adaptés (non génétiquement modifiés) pour fabriquer un produit final; mais il est nécessaire de bien connaître l’adéquation entre un certain bois et un produit final particulier.

• Une fois le sous-secteur des produits biochimiques forestiers mis en place, les applications

et les nouveaux marchés potentiels seront importants et créeront davantage de valeur (p. ex. des utilisations additionnelles de la cellulose).

Recherche et développement sur la fibre • Un fort pourcentage de technologies transformatives identifiées lors des ateliers sont

encore très très loin de leur commercialisation et se trouvent à l’étape de la recherche. Il est nécessaire de soutenir ces initiatives afin de les voir aboutir.

• On peut fabriquer un grand nombre de fibres qui résistent à l’humidité ou à la chaleur et plusieurs ne se dégradent pas rapidement. Il serait judicieux de savoir et de comprendre ce qui se passe dans le secteur agricole du côté des innovations technologiques et des fibres agricoles. Ce secteur examine-t-il le même genre de choses que le secteur forestier actuellement? Quels sont les avantages du secteur forestier sur le secteur agricole (p. ex. les infrastructures en place, approvisionnement en fibres ligneuses)? Il faut se pencher sur ces questions.

• Le sous-secteur canadien des pâtes et papiers s’est « fortement optimisé » au cours des 50 dernières années, mais ce qui est différent aujourd’hui c’est qu’il faut trouver de nouveaux procédés et produits.

• Il est nécessaire de faire de la recherche sur la valeur relative des fibres ligneuses par rapport aux autres fibres.

• Les technologies présentées à ces deux ateliers sont toutes avant-gardistes; en revanche pour certaines il faut combler les lacunes de connaissances. Et pour ce faire, les stratégies doivent impliquer un processus de collaboration avec le gouvernement, le secteur forestier et d’autres secteurs de ressources naturelles du pays (comme les secteurs pétrolier et gazier).

Questions commerciales • Ce qui est valable de nos jours peut très bien ne plus l’être dans 2, 5 ou 20 ans. Le secteur

forestier doit toujours en être conscient et donc s’adapter et prévoir les changements. Même si certaines technologies des produits biochimiques, énumérées dans le livre blanc,


peuvent sembler hors de portée, les choses changent (p. ex. le secteur des sables bitumineux en Alberta a été considéré un temps comme non viable).

• Il faut comprendre les efficacités et les questions énergétiques liées à la fabrication des

produits biochimiques quant à la R&D et les investissements engagés dans ces produits et dans les procédés de fabrication.

• Pour chaque produit biochimique, un rendement du capital investi s’impose. Le dirigeant

d’une société doit savoir que de tels projets sont rentables (à court ou à long terme). Le secteur forestier a besoin de montrer aux investisseurs que les produits biochimiques constituent un domaine rentable.


Technologies transformatives de bioénergie

e chapitre du rapport se penche sur les résultats des groupes de travail des ateliers sur la bioénergie. (Graphique 7)

Graphique 7 : Matrice Effort-Impact - Technologies transformatives - Bioénergie

Bioénergie : Technologies transformatives

EFFORT

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Facile (mise en oeuvre 0 à2 ans

/0 à 50millions $)

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Légende : Technologies transformatives de bioénergie (QC et EDM) 1 Gazéification pour récupérer les produits chimiques utilisés dans la

mise en pâte pour la turbine à gaz/vapeur 8 Granulés de bois dans les générateurs domestiques et dans les

applications de chauffage centralisé 2 Biocarburants obtenus à l’aide des plates-formes thermochimiques

(fischer-tropschs, méthanol, alcools supérieurs) 9 Huiles de pyrolyse comme matière première entrant dans la production

des biocarburants 3 Fractionnement de l’hémicellulose en sucres C5 et C6, et fermentation

en EtOH 10 Gazéification de la biomasse

4 Tallöl en biodiesels; bioesters (méthanol) et bioparaffines (H2 produit par gazéification)

11 Fractionnement de l’hémicellulose en sucres C6

5 Biocarburants des plates-formes de bioconversion (conversion des sucres, amidon et lignocellulose en biocarburants)

12 Huiles de pyrolyse comme matière première énergétique

6 Énergie tirée de la biomasse et cogénération 13 Centrales électriques à charbon et biomasse 7 Regroupement et prétraitement (conditionnement de la matière

première) et chaudières à écorce et résidus de coupe (en remplacement des fours wigwam)

14 Compostage pour produire du méthane

C


Placement des technologies transformatives de bioénergie Les participants aux ateliers ont placé 22 technologies transformatives sur la grille Effort-Impact pour la bioénergie (8 à Québec et 14 à Edmonton). • Les participants ont jugé que 59 pour cent de ces technologies placées sur la grille Effort-

Impact avaient un impact potentiellement élevé :

o 27 pour cent des technologies (6) ont été placées dans le quadrant supérieur droit (Q-I) : mise en œuvre facile/ impact potentiellement élevé.

o 32 pour cent (7) ont été placées dans le quadrant supérieur gauche (Q-II) : mise en

œuvre difficile/ impact potentiellement élevé.

Des quatre sous-secteurs forestiers, le sous-secteur de la bioénergie est celui qui obtient le moins de technologies transformatives (13) dans l’un des deux quadrants supérieurs.

• 9 pour cent des technologies de bioénergie (2) ont été placées dans le quadrant inférieur gauche (Q-III) : mise en œuvre difficile /impact potentiellement faible.

• 32 pour cent (7) ont été placées dans le quadrant inférieur droit (Q-IV) : mise en œuvre

facile/impact potentiellement faible. Le graphique 7a montre le placement des technologies bioénergétiques par les participants de Québec et d’Edmonton. Plusieurs similitudes et différences sont apparentes. Graphique 7a : Détails des groupes de travail de Québec et d’Edmonton— Placement des technologies (Bioénergie)

EFFORT

1

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Maj

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des

reve

nus/

ordi

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)

Difficile(misse en œuvre >10 ans

/ >100 millions$)


/0 à 50millions$)

IMPA

CT

POTE

NTIE

L

Bioénergie: QuébecBioénergie: Québec

Québec EFFORT

2

1 3

13

11

8

6

109

4

14

5 12

7a7b

Maj

eur

(>10

% d

es re

venu

s/un

ique

)M

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-2%

des

reve

nus/

ordi

naire

)


/ >100 millions$)


/0 à 50millions$)

IMPA

CT

POTE

NTIE

L

Bioénergie: EdmontonBioénergie: Edmonton

Edmonton

• Alors que les participants de Québec ont placé 25 pour cent des technologies

bioénergétiques dans les deux quadrants supérieurs (12,5 pour cent dans Q-I et 12,5 pour cent dans Q-II), ceux d’Edmonton en ont placé 79 pour cent dans les deux quadrants supérieurs (36 pour cent dans Q-I et 43 pour cent dans Q-II).

• Les participants d’Edmonton n’ont placé aucune technologie transformative bioénergétique dans Q-III (mise en oeuvre difficile/impact potentiellement mineur).


• Les participants de Québec ont placé 4 des 8 technologies transformatives dans Q-IV, ce qui représente 50 pour cent de la totalité des technologies transformatives bioénergétiques identifiées pendant l’atelier.

Technologies de bioénergie “Impact potentiellement élevé” : Québec et Edmonton Les graphiques 7 et 7a mettent également en évidence les technologies transformatives bioénergétiques que les deux ateliers régionaux ont identifiées et placées dans l’un des deux quadrants supérieurs de la grille Effort-Impact (Q-I ou Q-II). Les deux ateliers ont jugé que, dans le sous-secteur bioénergétique de l’industrie forestière canadienne, il n’y avait que deux technologies ayant un impact potentiellement élevé, qui sont les suivantes :

Placement No/Grille

Technologies transformatives bioénergétiques identifiées comme ayant un “ impact potentiellement élevé” dans les ateliers de Québec et d’Edmonton

# 1 Gazéification pour récupérer les produits chimiques utilisés dans la fabrication de la pâte pour la turbine à gaz/vapeur

# 6 Énergie tirée de la biomasse et cogénération Technologies de bioénergie ayant un “marché à créneaux “ (Q-III): Québec et Edmonton Comme le montrent les graphiques 7 et 7a, plusieurs technologies transformatives ont été placées dans le quadrant inférieur droit (Q-IV) de la grille Effort-Impact par les participants des ateliers. Ceux-ci ont jugé que 32 pour cent (6) étaient relativement faciles à mettre en œuvre, ayant toutefois un impact potentiellement mineur. Ce sous-secteur comptait le plus grand nombre de technologies placées dans le quadrant inférieur droit. Les participants des ateliers avaient l’impression qu’il était possible de transformer certaines de ces technologies, énumérées ci-dessous, en occasions de marchés à créneaux dans le sous-secteur bioénergétique. Les technologies bioénergétiques placées dans le quadrant IV sont les suivantes :

• # 4: Tallöl en biodiesels; bioesters (méthanol) et bioparaffines (H2 produit par gazéification);

• # 5: Biocarburants des plates-formes de bioconversion (conversion des sucres, amidon

et lignocellulose en biocarburants)

• # 7: Regroupement et prétraitement (conditionnement de la matière première) et chaudières à écorce et résidus de coupe (en remplacement des fours wigwam)

• # 8: Granulés de bois dans les générateurs domestiques et dans les applications de

chauffage centralisé

• # 13: Centrales électriques au charbon et à la biomasse • # 14: Compostage pour produire du méthane


Une seule technologie bioénergétique placée dans ce quadrant a été identifiée par les participants des deux ateliers régionaux : la technologie transformante # 7 - Regroupement et prétraitement (conditionnement de la matière première) et chaudières à écorce et résidus de coupe, en remplacement des fours wigwam. Obstacles à la mise en œuvre des technologies bioénergétiques Les participants aux groupes de travail sur la bioénergie ont identifié des obstacles à la mise en oeuvre de 3 ou 4 technologies ayant un « impact élevé ». Les technologies bioénergétiques ayant un « impact élevé » sélectionnées par les participants de Québec et d’Edmonton, ainsi que les obstacles à leur mise en œuvre se trouvent en Annexe A-5. Les obstacles principaux à la mise en œuvre de ces technologies dans le sous-secteur bioénergétique sont les suivants :

1. Donner une ampleur accrue aux applications technologiques afin d’assurer leur viabilité commerciale.

2. Engager des intervenants intersectoriels pour le développement des coproduits.

3. Élaborer des normes et des spécifications pour les biocarburants afin d’assurer

l’homogénéité et la qualité des produits.

4. Comprendre la valeur économique relative de la biomasse forestière canadienne comme matière première.

5. Nécessité de mieux comprendre la disponibilité de la matière première.

6. Développer une politique d’approvisionnement écologique afin de créer un attrait

commercial. Discussions et idées aux ateliers régionaux – sous-secteur de la bioénergie La liste ci-dessous représente des idées et des points de discussion principaux qui ont été énoncés et soulevés lors des ateliers : Utilisation de la biomasse • Comme le biodiesel est fabriqué à partir de produits agricoles, il pourrait l’être aussi à partir

des arbres. Et l’hydrogène alors? L’hydrogène est produit à partir de gaz naturel, et donc il pourrait l’être aussi à partir de la matière première forestière.

• Selon certaines prédictions, le sous-secteur des pâtes et papiers devrait connaître en 2020

une pénurie de fibres ligneuses, nous nous trouverons alors devant un problème d’approvisionnement en biomasse pour alimenter le sous-secteur de la bioénergie (c’est-à-dire d’où proviendra tout le bois nécessaire au sous-secteur de la bioénergie?)

• L’avantage du Canada : notre fibre ligneuse est abondante, et il est possible, s’il y a de la

demande, que le Canada doive fragmenter les molécules de cette biomasse en vue de produire des combustibles. Le Canada doit montrer du leadership dans cette entreprise et s’emparer de chaque avantage qui se présente.


Recherche et développement • Pourquoi s’intéresse-t-on aux carburants de transport et un peu moins aux combustibles de

chauffage? Il est logique que, dans les usines, la première chose à faire soit de séparer les combustibles fossiles (carburants de transport). Il existe également des problèmes de logistique en matière de transport (à moins d’installer une usine de pâte au centre d’une raffinerie de pétrole). De nos jours, la production d’éthanol constitue le meilleur rendement du capital investi et la meilleure utilisation de la biomasse forestière.

• Le Canada doit comprendre ce qui se passe aux États-Unis et ailleurs. Que font les autres

nations sur le plan des politiques et des règlements? Comment le Canada peut-il rivaliser ou tirer son épingle du jeu dans ce marché à l’échelle mondiale? Et pour y parvenir le Canada doit trouver sa vocation dans le secteur de la bioénergie et aller de l’avant.

• Il faut plus comprendre la différence entre l’énergie consommée et l’énergie produite lors de

la conversion en éthanol. Influence des marchés • De grandes compagnies chimiques et sociétés d’énergie ont prévu une hausse de 30 pour

cent de leurs ventes provenant de sources biologiques dans les 5 prochaines années. Une société prévoit même de devenir le chef de file mondial dans le domaine de la transformation de la cellulose. Cela est de bon augure pour l’industrie forestière et pour le secteur bioénergétique.

• On ne sait pas encore quelle sera l’industrie qui jouera le rôle le plus important dans le

secteur bioénergétique, l’industrie forestière ou un autre secteur industriel avec un intérêt pour cette source énergétique de remplacement. Il faut déterminer les intervenants clés. Les investisseurs principaux pourraient provenir du secteur de l’énergie et non du secteur forestier.

• Un prix courant de 1 $/litre de combustible bioénergétique comparativement à d’autres

sources de combustibles influencerait certainement la demande de cette ressource énergétique. Les possibilités pour le marché de la bioénergie sont réelles, mais les efforts de commercialisation à court terme seront difficiles.

• Il existe un besoin de projets expérimentaux en bioénergie.


CHAPITRE QUATRE IDÉES COMMUNES Ce chapitre est une récapitulation des idées et des indications qui ont été puisées dans les feuilles de réponse remplies par les participants à la fin des ateliers : Le secteur devrait : • mieux comprendre les questions qui seront les facteurs de concurrence du secteur forestier

de l’avenir; • examiner, comprendre et quantifier l’avantage de la fibre ligneuse canadienne; • mieux comprendre l’approvisionnement en fibre ligneuse au Canada (p. ex. quelle est cette

fibre, où se trouve-t-elle et qui la contrôle); • accroître les efforts officiels et collectifs de collaboration et de partenariat avec les autres

industries et autres secteurs, et développer des relations et la collaboration entre les quatre sous-secteurs (bois, pâtes et papiers, produits biochimiques et bioénergie).

Les participants aux ateliers ont également estimé que le procédé visant à mieux comprendre les technologies transformatives qui ont été identifiées dans les ateliers de Québec et d’Edmonton doit se poursuivre au moyen des mesures suivantes : • une nouvelle analyse technique, économique et des marchés de ces technologies et des

obstacles à leur mise en oeuvre; • un engagement plus holistique des personnes chargées de la mise en application de ces

technologies, que ce soit au sein du secteur forestier ou avec des partenaires éventuels des autres industries ou secteurs.

Résultats principaux Ces idées et indications des participants rejoignent les conclusions tirées des ateliers régionaux, énumérées ci-dessous : 1. TECHNOLOGIES TRANSFORMATIVES AYANT UN FORT POTENTIEL DANS LE SECTEUR

FORESTIER CANADIEN Il existe un certain nombre de technologies prometteuses que le secteur forestier canadien doit prendre en considération :

Les différences sont importantes entre les efforts nécessaires pour atteindre la viabilité technique parmi les produits et les technologies proposés.

Il y a un risque à rechercher le remède miracle. Il est presque certain qu’il n’existe

aucune technologie qui puisse apporter une solution à la viabilité du secteur. Le secteur forestier canadien devrait plutôt songer à concentrer ses efforts sur un certain


nombre de plates-formes et de concepts que sur des technologies et des produits précis. Par exemple :

• un ou des projets pilotes importants de bioraffinerie, • charger un groupe précis d’étudier la meilleure utilisation possible de la fibre

ligneuse canadienne. 2. ON DOIT MIEUX COMPRENDRE LES OBSTACLES À LA MISE EN ŒUVRE ET FINALEMENT

LES SURMONTER SI ON VEUT QU’UNE TECHNOLOGIE TRANSFORMATIVE RÉUSSISSE

Les participants des ateliers ont porté particulièrement leur attention sur un triage technique des différentes options.

Les obstacles non techniques peuvent gêner la réalisation de technologies qui ont un

potentiel technique élevé.

Il est nécessaire que les prochaines étapes en vue de l’établissement des priorités dépassent les questions techniques et portent principalement sur :

• les considérations commerciales et économiques, • les répercussions sociales,

• les impacts sur l’environnement.

3. LES LIENS AU SEIN ET À L’EXTÉRIEUR DU SECTEUR FORESTIER DEVIENNENT DE PLUS EN

PLUS IMPORTANTS

Une grande partie du potentiel futur se trouve à la croisée des : • sous-secteurs forestiers :

- bois, pâtes et papiers, produits biochimiques et bioénergie. • secteur forestier et autres secteurs existants :

– forêt–énergie, – forêt–produits chimiques, – foret–agriculture, – forêt–mines.

Afin de mieux pénétrer les marchés et de financer les risques technologiques

inconnus du secteur forestier, des partenariats avec les sociétés et les gouvernements dans les secteurs chimique, énergétique et agricole peuvent s’imposer.

Il est préférable de poursuivre l’élaboration des technologies futures grâce à des

équipes multidisciplinaires et intersectorielles.

• Pourrait-on utiliser, reproduire ou adopter pour le secteur forestier ce que font les secteurs minier, chimique ou agricole?


Des pratiques officielles formelles de gouvernance doivent être mises en place afin de maximiser l’efficacité de la collaboration dans le domaine de la R&D.

• Les difficultés causées par les nombreuses administrations de l’U.E sont

immenses, et pourtant grâce à une gouvernance adéquate, formelle, le secteur forestier de l’U.E. compte 25 pays qui collaborent à des projets de R&D conçus pour atteindre les résultats visés.

Il faut agir de façon générale et coordonnée pour s’assurer que le développement et

la mise en oeuvre des technologies transformatives sont les plus efficaces et efficientes.

Il est difficile pour l’industrie forestière canadienne de rivaliser avec celle d’autres pays sur le seul plan des coûts de la matière fibreuse. Si elle veut tirer de la valeur de son

approvisionnement en fibres de qualité, l’industrie devra collaborer avec les autres industries et les autres secteurs afin de mettre au point des produits nouveaux et uniques.

4. IL FAUT BIEN COMPRENDRE ET METTRE EN VALEUR L’AVANTAGE DE LA FIBRE CANADIENNE

Il reste encore bien des questions sans réponses qui gênent la réalisation de futurs

programmes de recherche dans et pour le secteur forestier, par exemple :

• Quelle est la meilleure utilisation de notre ressource ligneuse?

La fibre canadienne présente-t-elle « un avantage ligneux », cette fibre a-t-elle des propriétés uniques que l’on peut exploiter économiquement?

• Si oui, quels sont ces avantages? • Sont-ils importants? Où se trouvent-ils? • Quelle est la meilleure façon de les exploiter?

Le secteur forestier canadien pourrait bénéficier de connaissances plus détaillées sur

les stratégies des marchés ou les créneaux que les régions ou pays concurrents ciblent et exploitent. Ces connaissances permettraient de prendre des décisions éclairées sur la manière d’exploiter le moindre avantage que présente la fibre canadienne.

Ces renseignements mondiaux pourraient, le cas échéant, éviter la duplication de

travaux de R&D et pourraient éventuellement susciter une synergie dans le domaine de la R&D.

Les volumes d’approvisionnement en fibres ligneuses pourraient influer sur les

décisions à prendre concernant les meilleures utilisations futures des ressources forestières canadiennes. Il est donc nécessaire d’accroître les connaissances non seulement sur la qualité, mais également sur la quantité de l’approvisionnement futur en fibres ligneuses.


Prochaines étapes possibles Afin de profiter de la dynamique enclenchée par le Forum et ses ateliers, le secteur forestier canadien souhaitera peut-être penser à se concentrer sur les trois initiatives suivantes : 1. Faire des recherches sur la fibre ligneuse afin de comprendre les avantages

de la fibre canadienne

Confier au Centre de la fibre la mission d’élaborer et de mettre à exécution le plus rapidement possible un plan de travail qui se pencherait sur les questions traitant des thèmes suivants :

• Quelle est la meilleure utilisation de la fibre canadienne? • La fibre canadienne présente-t-elle des avantages?

Il faudra répondre à ces questions avant de pouvoir sérieusement élaborer des

programmes de recherche à long terme.

2. Établir un projet pilote de bioraffinerie

Un projet pilote de bioraffinerie est un concept qui répond à un grand nombre de messages exprimés lors du Forum et des ateliers.

Confier à un consortium qualifié la mission de développer une gamme d’options de

recherche comprenant des détails sur les partenariats et les délais requis, sur les conditions de financement et les résultats éventuels, qui ferait avancer un projet de bioraffinerie précompétitif jusqu’à la phase de démonstration.

3. Optimiser le système d’innovation du secteur canadien des forêts

Confier au conseil d’administration et aux chefs de la direction du nouvel institut fusionné la mission de s’assurer que l’élan vers le développement des technologies transformatives est maintenu, et que le système d’innovation du secteur forestier a des liens avec les secteurs et les sous-secteurs pertinents ainsi qu’avec les institutions concernées, afin d’optimiser les efforts pour développer et mettre en application les technologies transformatives.


CHAPITRE CINQ

Annexes A-1 Programme des deux ateliers régionaux A-2 Liste des participants aux ateliers régionaux A-3 Ateliers régionaux – Membres des groupes de travail thématiques A-4 Grille Effort-Impact - Placement des technologies par les participants de Québec et d’Edmonton A-5 Obstacles à la mise en œuvre des technologies ayant un “impact potentiellement élevé” A-6 Évaluation des ateliers régionaux : notes et commentaires B-1 Livre Blanc : Technologies Transformantes —Solides ou Reconstitués du Bois B-2 Livre Blanc : Technologies Transformantes — Pâtes et Papiers B-3 Livre Blanc : Technologies Transformantes — Biochimiques B-4 Livre Blanc : Technologies Transformantes — Bioénergie B-5 Perspectives internationales : Vision et stratégies européennes


A-1 Programme des ateliers régionaux 18 et 19 avril, Université Laval Pavillon Gene-H.-Kruger (près du Pavillon Abitibi-Price) Salle 2330, Université Laval, Québec, QC G1K 7P4 20 et 21 avril, Alberta Research Council 250 Karl Clark Road, Edmonton, AB T6N 1E4

1ER JOUR 8 H30 Petit-déjeuner (offert par l’Université Laval – Québec; CCIF – Alberta)

9H00 Présentations et aperçu de l’ordre du jour • Québec– Denis Brière, doyen, Faculté de foresterie et de géomatique,

Université Laval • Edmonton – Yaman Boluk, chercheur principal, Bioproduits et procédés

biotechnologiques, Alberta Research Council • Dan Wicklum, directeur exécutif, CCIF • Al Howatson, Le Conference Board of Canada

Présentations des livres blancs

Les auteurs des quatre livres blancs les présenteront. À la suite de ces présentations, une période de 20 minutes permettra de poser des questions et d’y répondre. 9 h 15 Pâtes et papiers

• Dr. Richard Kerekes, directeur, Centre des pâtes et papiers de UBC

10 h 00 Produits biochimiques • Dr. Andrew Garner, Andrew Garner & Associates

10 h 45 Pause-contacts

11 h 00 Bioénergie • Dr. Andrew Garner, au nom des Drs. Warren Mabee et Jack Saddler,

Faculté de Foresterie, UBC

11 h 45 Déjeuner (offert par le CCIF)

Objectifs des ateliers

• Éclaircir, compléter et confirmer les informations sur les technologies transformatives identifiées dans les quatre « libres blancs ».

• Tirer des enseignements de l’expérience des autres pays dans la mise au point de technologies transformatives pour le secteur forestier.

• Priorisation des produits et des technologies ayant le plus de potentiel pour réaliser une transformation du secteur par le biais de la maximisation de la valeur de la fibre.

• Identifier et classer les obstacles à la mise en œuvre des technologies transformatives prioritaires.

• Délimiter les stratégies pour faire face aux obstacles.


12 h 30 Construire et vivre avec le bois • Dr. Alan Potter, directeur exécutif, Forest Opportunity B.C.

13 h 15 Priorisation des technologies

• En groupes de 6 à 10, les participants seront invités à classer par ordre de priorité les technologies identifiées en ayant recours à une méthodologie de l’effort par rapport à l’impact (ci-joint)

14 h 30 Aperçu des résultats

15 h 05 Pause

15 h 15 Perspectives internationales sur les technologies transformatives Patrice Mangin, Ph. D., ancien directeur général du CIPP (Centre intégré en

pâtes et papier) et ancien président du groupe de recherche de la CEPI (Confédération des industries papetières européennes).

Quelles sont les nouvelles technologies dans les autres pays-clés? Questions et réponses

16 h 15 Période de questions et réponses concernant les deux présentations

16 h 45 Résumé et orientations pour la seconde journée

16 h 50 Visite d’une installation (facultatif) 2E JOUR 8 h 30 Petit-déjeuner (offert par le CCIF)

9 h 00 Présentation de cette seconde journée • Dan Wicklum

9 h 10 Tour d’horizon des résultats de la première journée • Al Howatson

9 h 20 Présentation des obstacles • Des petits groupes détermineront les obstacles principaux à la mise en

œuvre des technologies ayant un impact potentiellement élevé qui auront été identifiées la veille.

• Animé par Al Howatson 10 h 20 Pause-contacts

10 h 40 Présentation des rapports • Les rapporteurs de chaque groupe présenteront un résumé des

obstacles-clés qui auront été choisis par leur groupe • Animé par Al Howatson

11 h 00 Conclusion de l’atelier • Cette séance plénière permettra aux participants de se pencher sur les

résultats de l’atelier et de donner leurs points de vue sur les prochaines étapes

Midi Récapitulation et ajournement • Dan Wicklum


A-2 Liste des participants aux ateliers régionaux Québec

Participants à l’atelier de Québec

Atelier de Québec - Participants de l’INDUSTRIE 1 Martin Fairbank Directeur de l’Amélioration continue Abitibi-Consolidated 2 Richard Gratton Directeur technique Domtar Inc 3 Heather Lynch Rédactrice adjointe Pulp & Paper Canada 4 Anya Orzechowska Éditrice en chef Pulp & Paper Canada 5 Harshad Pande Spécialiste principal en procédés Domtar Inc 6 Jacques Rocray V-P Environnement & Technologie Tembec Inc.

Atelier de Québec - Participants des UNIVERSITÉS et du MILIEU DE LA RECHERCHE 1 Denis Brière Doyen, Faculté de foresterie et de géomatique Université Laval 2 Virginie Chambost Étudiante École Polytechnique de Montréal 3 Richard Desjardins Directeur, Département des systèmes de construction Forintek Canada Corp. 4 Ernie Heidersdorf Directeur de recherche FERIC 5 Michael Paleologou Scientifique principal, Mise en pâte chimique Paprican 6 Jean Paris Professeur, Département de génie chimique École Polytechnique de Montréal 7 Ivan Pikulik Directeur de programme, Fabrication du papier Paprican 8 Paul Stuart Professeur, Département de génie chimique École Polytechnique de Montréal 9 Chris Thompson Directeur de programme, Planification stratégique Paprican

Atelier de Québec - Participants du GOUVERNEMENT

1 René-Pierre Allard Recherche et développement en bioénergie Centre de la technologie de l’énergie de CANMET

2 George Bruemmer Directeur exécutif, Centre de la fibre Ressources naturelles Canada

3 Fraser Dunn Directeur, Applied Research and Development Branch

Ministère des Ressources naturelles/ Ontario

4 Jean-Paul Gilbert Ministère des Ressources naturelles/Québec

5 Yvon Giroux Agent principal de l’industrie Industrie Canada

6 Marie Anick Liboiron Centre de la fibre, Service canadien des forêts

7 Sebnem Madrali Chef de projets techniques Ressources naturelles Canada

8 Danny Murphy Directeur, Aménagement forestier / Ressources naturelles Gouvernement du Nouveau-Brunswick

9 Denis Ouellet Directeur de la recherche, Écosystèmes forestiers Service canadien des forêts 10 René Pigeon Conseiller en recherche, Systèmes bioénergétiques Ressources naturelles Canada

11 Vincent Roy Chercheur scientifique Ministère des Ressources naturelles/Québec


Atelier de Québec - Présentateurs, animateurs, spécialistes, administrateurs

1 Dick Kerekes Directeur Université de la Colombie-Britannique, Centre des pâtes et papiers

2 Andy Garner Directeur de la planification stratégique Paprican 3 Doug Watt Associé de recherche principal Le Conference Board of Canada

4 Al Howatson Chargé de recherches principal, Centre des politiques énergétiques Le Conference Board of Canada

5 Patrice Mangin Professeur, Département de génie chimique Université du Québec à Trois-Rivières

6 Tina Mattila Adjointe administrative Conseil canadien de l’innovation forestière

7 Alan Potter Directeur exécutif Forest Research Opportunity BC

8 Dan Wicklum Directeur exécutif Conseil canadien de l’innovation forestière

34 — TOTAL des participants à l’atelier de Québec

Edmonton

Participants à l’atelier d’Edmonton

Atelier d’Edmonton - Participants de l’INDUSTRIE

1 Thomas Browne Directeur de programme, Mise en pâte mécanique, Durabilité et Environnement Paprican

2 Len Bykowski Président et chef de la direction BioProducts Alberta 3 David Holehouse Éditeur The Edge forest business magazine 4 Kenneth Koo Directeur – Développement technique, Temlam / JBS Jager Building Systems 5 Ken Kozak Directeur général Millar Western 6 Ken Lau Ainsworth

7 Fernando Preto Chef du groupe de la biomasse et des énergies renouvelables

Centre de la technologie de l’énergie de CANMET

8 Shawn Wasel Directeur, Sciences de l’environnement Alberta-Pacific Forest Industries Inc. Atelier d’Edmonton - Participants des UNIVERSITÉS et du MILIEU DE LA RECHERCHE

1 Wade Chute Ingénieur Alberta Research Council 2 Marv Clark Directeur de recherches, Division Ouest FERIC 3 Walter Cool Conseiller en technologie industrielle Centre national de recherches Canada 4 Jim Dangerfield Vice-président, Division Ouest Forintek Canada Corp. 5 Paul Layte Vice-président, Produits et services d’ingénierie Alberta Research Council 6 Steve Moran Alberta Research Council 7 Gail Sherson Chercheur principal Paprican

8 Honghi Tran Professeur, Département de génie chimique & chimie appliquée Université de Toronto

9 Bob Weldwood Chef de programme, Produits forestiers Alberta Research Council


Atelier d’Edmonton - Participants du GOUVERNEMENT

1 Yaman Boluk Chercheur principal, Bioproduits et bioprocédés Alberta Research Council 2 Daphne Cheel Directrice exécutive, Sciences de la vie Gouvernement de l’Alberta 3 Bill Cruickshank Gestionnaire, Conversion chimique RNCan, CANMET 4 Joe Cunningham Agent principal du développement de l’industrie Industrie Canada 5 Marie Cusack Responsable des relations publiques Alberta Innovation and Science 6 Brad Guthrie Chef de direction Alberta Innovation and Science 7 Don Harrison Directeur général Alberta Forest Research Institute 8 Terry Hatton Chef, Industrie et Économie Service canadien des forêts 9 John Hector Conseiller en politiques scientifiques Service canadien des forêts

10 Ed Hogan Gestionnaire, Conversion thermochimique Ressources naturelles Canada 11 Bill Hunter Co-président Alberta Forestry Research Institute

12 George Pan Chercheur principal, Division des technologies bio-industrielles Alberta Research Council

13 Barrie Phillips Directeur intérimaire, Direction de la recherche Ministère des Forêts de la C.-B. 14 Kraig Short Agent du secteur Industrie Canada

15 Paul Short Directeur principal, Value Added Strategic Forest Initiatives

Department of Sustainable Resource Development

16 Vallier Simard Ingénieur de programme Environnement Canada 17 Ted Szabo Directeur Alberta Forest Research Institute 18 Song Wang Gestionnaire Alberta Innovation and Science

Atelier d’Edmonton - Présentateurs, animateurs, spécialistes, administrateurs

1 Richard Kerekes Directeur Université de la Colombie-Britannique, Centre des pâtes et papiers

2 Andy Garner Directeur de la Planification stratégique Paprican 3 Doug Watt Associé de recherche principal Le Conference Board of Canada

4 Al Howatson Chargé de recherches principal, Centre des politiques énergétiques Le Conference Board of Canada

5 Patrice Mangin Professeur, Département de génie chimique Université du Québec à Trois-Rivières

6 Tina Mattila Adjointe administrative Conseil canadien de l’innovation forestière

7 Alan Potter Directeur exécutif Forest Research Opportunity BC

8 Dan Wicklum Directeur exécutif Conseil canadien de l’innovation forestière

43 — TOTAL des participants à l’atelier d’Edmonton


A-3 Ateliers régionaux – Groupes de travail thématiques 1. Bois Bois – Edmonton

Nom Organisation 1. Ken Lau Ainsworth

2. Kraig Short Industrie Canada

3. John Hector Service canadien des forêts

4. Ted Szabo Alberta Forest Institute

5. Ken Koo Jager Building Systems

6. Jim Dangerfield Forintek Canada Corp

7. Walter Cool Conseil national de recherches du Canada

8. Rob Wellwood Albert Research Council

Bois – Québec

Nom Organisation 1. Richard Desjardins Forintek Canada Corp

2. Jean-Paul Gilbert Ministère des Ressources naturelles/Québec

3. Denis Ouellet Service canadien des forêts

4. Ernie Heidersdorf FERIC

5. Vincent Roy Ministère des Ressources naturelles/Québec

6. George Bruemmer Ressources naturelles Canada

7. Marie Anick Liboiron Centre de la fibre - Service canadien des forêts

2. Pâtes et papiers Pâtes et papiers – Edmonton

Nom Organisation 1. Gail Sherson Paprican

2. Wade Chute Alberta Research Council

3. Patrice Mangin Université du Québec à Trois-Rivières

4. Joe Cunningham Industrie Canada

5. Honghi Tran Université de Toronto


Pâtes et papiers – Québec

Nom Organisation 1. Ivan Pikulik Paprican

2. Patrice Mangin Université du Québec à Trois-Rivières

3. Jean Paris École Polytechnique de Montréal

4. Richard Gratton Domtar Inc.

5. Harshad Pande Domtar Inc.

6. Chris Thompson Paprican

7. Virginie Chambost École Polytechnique de Montréal

8. George Bruemmer Ressources naturelles Canada

9. Martin Fairbank Abitibi-Consolidated

10. Danny Murphy Gouvernement du Nouveau-Brunswick

11. Yvon Giroux Industrie Canada

3. Biochimiques Biochimiques – Edmonton

Nom Organisation 1. Ted Szabo Alberta Forest Research Institute

2. Len Bykowski BioProducts Alberta

3. Andy Garner Paprican

4. Yaman Boluk Alberta Research Council

5. Don Harrison Alberta Forest Research Institute

6. Joe Cunningham Industrie Canada

7. Ed Hogan Ressources naturelles Canada

Biochimiques – Québec

Nom Organisation1. Michael Paleologou Paprican

2. Andy Garner Paprican

3. Paul Stuart École Polytechnique de Montréal

4. Marie Anick Liboiron Centre de la fibre - Service canadien des forêts

5. Grant Allen


4. Bioénergie Bioénergie – Edmonton

Nom Organisation1. Shawn Wasel Alberta-Pacific Forest Industries

2. Barrie Phillips Ministère des Forêts et des Parcours de la C.-B.

3. Thomas Browne Paprican

4. Terry Hatton Service canadien des forêts

5. Marv Clark FERIC

6. Paul Short Department of Sustainable Resource Development

7. Fernando Preto Centre de technologie de l’énergie de CANMET

8. Bill Cruickshank RNCan, CANMET

9. Honghi Tran Université de Toronto

10. Vallier Simard Environnement Canada

Bioénergie – Québec

Nom Organisation 1. René Pigeon Ressources naturelles Canada

2. Jacques Rocray Tembec Inc.

3. Sebnem Madrali Ressources naturelles Canada

4. René-Pierre Allard Centre de technologie de l’énergie de CANMET

5. Fraser Dunn Ministère des Ressources naturelles/Ontario


A-4 Récapitulation de la grille Effort-Impact : Placement des technologies par les participants de Québec et d’Edmonton

Grille Effort–Impact

Q-IVQC: 15 technologies (22%) EDM: 11 technologies (14%)

Total: (18% des technologies)(action possible: explorer les créneaux potentiels)

Q-IIIQC: 20 technologies (29%)EDM: 3 technologies (4%)

Total: (15% des technologies)(action possible: ne rien engager pour l’instant)

Q-IQC: 13 technologies (19%)EDM: 31 technologies (39%)

Total: (30% des technologies)(action possible: rechercher des possibilités)

Q-IIQC: 21 technologies (30%)EDM: 34 technologies (43%)

Total: (37% des technologies)(action possible: mener des analyses approfondies)

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/ >100 millions$)


/0 à 50millions $)

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Québec: n = 69 Edmonton: n = 79


A-5 - Obstacles à la mise en œuvre des technologies ayant un « impact potentiellement élevé » Les chiffres (entre parenthèses) indiquent le nombre de participants aux ateliers qui ont déterminé que ces obstacles sont importants. Bois Edmonton – Obstacles à la mise en œuvre des technologies transformatives ayant un « impact élevé » (EDM Technologie # 12, 20) Bois – Technologie prioritaire : Solutions pour les systèmes de construction en bois

Obstacles techniques: Obstacles politiques:

• Un rendement du système plus élaboré (2) • Intégration de logiciels (1) • Des matériaux de pointe plus nombreux (1)

• Différences en matière de codes/normes entre les bâtiments résidentiels et non résidentiels (6)

o É.-U. o Canada

Obstacles institutionnels: Obstacles financiers: • Fragmentation du secteur (7) • Développer davantage le marché non résidentiel (4) • Résistance à l’innovation • Petits constructeurs de bâtiments • “Perception” du marché

• Peu d’argent pour la recherche et le développement (3)

(EDM Technologie # 1) Bois – Technologie prioritaire : « Véritable » bois d’ingénierie (S.C.L.)


• Réussir une percée en matière de coûts-performance. Mettre un produit sur le marché au prix que les clients veulent payer (10)

• Technologie « émergente » • Technologie étrangère

• Coût élevé de l’approvisionnement en bois et accès à la fibre (4)

• Manque de fonds publics pour la commercialisation/ innovation

Obstacles institutionnels: Obstacles financiers:

• Secteur fragmenté (6) • Il existe un chef de file aux États-Unis. Le regroupement

des différents acteurs en une entité suffisamment grande pour pouvoir rivaliser avec ce chef de file constituera un réel défi en raison de la fragmentation de l’industrie canadienne.

• Manque de fonds pour la commercialisation (2) • Systèmes brevetés

« L’accès à la fibre ligneuse est un problème pour toutes ces technologies (bois d’ingénierie) »


(EDM Technologie# 17) Bois – Technologie prioritaire : Scie à débit à grande vitesse Obstacles techniques: Obstacles politiques:

• Difficulté de combiner les technologies (10) • Technologie nouvelle : on ne connaît aucun obstacle

d’ordre technique à ce stade-ci

• Questions d’accessibilité à la fibre ligneuse (1) • Obstacles aux nouveaux entrants (copeaux et contrats

PPM)


• Changement de paradigme requis (billes, bois et d’ingénierie et pâtes et papiers) (9)

• Silos/fragmentation entre les producteurs de pâte mécanique et les institutions régionales

• Aucun fonds parapluie (4) • Nécessité de rassembler tous les acteurs afin de faire

fonctionner la technologie

Québec – Obstacles à la mise en œuvre des technologies transformatives ayant un « impact élevé » QC Technologie # 4) Bois – Technologie prioritaire : Bois reconstitué avec propriétés intégrées


• Rapport coût-rentabilité par rapport à l’acier (5) • Maintenir un produit et des systèmes de production

respectueux de l’environnement (3) • Appariement des caractéristiques des essences et des

propriétés recherchées du produit • Développement à l’échelle commerciale

• Approvisionnement en fibres ligneuses dans les concessions forestières (7)

• Mesures incitatives afin de stimuler l’innovation au niveau de la fabrication (2)

• Autorisation d’utiliser les produits chimiques nécessaires (1)


• Financement nécessaire avant la mise en marché (1) (QC Technologie # 16) Bois – Technologie prioritaire : Bois à copeaux orientés Obstacles techniques: Obstacles politiques:

• Utilisation du bois feuillus de moindre qualité pour la fabrication du bois à copeaux orientés (OSL)? (6)

• Développement de technologie à l’échelle commerciale (1)

• Concession (tenure) d’approvisionnement en fibre du tremble (5)


« Ce n’est pas une question de difficultés techniques importantes, mais plutôt de mesures à prendre et de fonds nécessaires à obtenir. »


(QC Technologie # 6) Bois – Technologie prioritaire : Technologie de l’information – depuis les graines jusqu’au marché


• Système d’acquisition des données (disponibilité et compatibilité) (5)

• Connaissances de la ressource (4) • Modélisation adaptée aux besoins (intégrée) (1) • Intégration de la connaissance sectorielle


• Coordination des secteurs et priorités (8) • Inventaire forestier commun (1) • Absence d’infrastructure des communications nationales • Volonté de divers secteurs et intervenants • Problèmes de domaine de compétence (fédéral/ provincial)

• Cela demande beaucoup de capitaux (1)

Pâtes et papiers Edmonton – Pâtes et papiers - Obstacles à la mise en œuvre des technologies transformatives ayant un « impact élevé »

(EDM Technologie # 18) Pâtes et papiers – Technologie prioritaire : la génomique pour optimiser la qualité des fibres


• Faire la carte génomique des fibres et relier les fibres à l’utilisation finale (3)

• Calendrier pour le développement et la mise en œuvre (3) • Génie génétique (1) • Large éventail d’essences

• Accès aux fibres (p. ex. gestion des terres publiques) (3) • Organismes génétiquement modifiés OGM (1) • Utilisation des terres • Biodiversité


• Propriété intellectuelle (2) • Absence de coordination

• Financement et engagement à long terme. (7)

« Il existe des possibilités à long terme pour le Canada dans ce domaine. »


(EDM Technologie # 1) Pâtes et papiers – Technologie prioritaire : Fibres d’ingénierie


• Financement pour la cartographie tridimensionnelle des fibres (7)

• Rendement du matériel (1) • Manque d’équipement de développement des fibres (1) • Chimie des fibres • Nécessité de créer un réseau sur les fibres (naturelles et

synthétiques)

• Crédits d’impôt (financement de la recherche à long terme) (1)


• Besoin d’un engagement à long terme (1) • Besoin de compétences (avec un personnel suffisamment

formé) (1) • Nécessité d’un réseau • Propriété intellectuelle

• Difficulté d’obtenir du financement de la part de l’industrie pour des projets de recherche à long terme (> 5ans) (8)

• Financement gouvernemental

« Les principaux obstacles sont reliés – techniques et financiers – parce qu’il faut faire bien des recherches sur la structure des fibres pour pouvoir répondre aux questions et concevoir le produit. »

(EDM Technologie # 8) Pâtes et papiers – Technologie prioritaire : Pâtes chimique et mécanique renforcées pour la fabrication de papiers ultralégers


• Amélioration de la qualité des fibres canadiennes (6) • Ingénierie des structures et des surfaces du papier (6) • Les machines doivent être en place • Une section de chimie doit être en place

• Normes concernant le papier • Marketing (1)


• Propriété intellectuelle (1) • Transferts technologiques (1) • Commercialisation des produits (1) • Surmonter les attitudes ancrées dans l’industrie

• Fonds mixtes de l’industrie et du gouvernement (6) • Papier vendu selon la superficie

« Nous avons peut-être les meilleures fibres de la planète, mais elles ne nous rapportent rien (avantage de ces fibres). Faisons mieux que les fibres naturelles. »


(EDM Technologie # 3) Pâtes et papiers – Technologie prioritaire : Rendement de pâte mécanique de 80% avec 20% de coproduits de bioraffinage


• Sélectivité des techniques de séparation (5) • Techniques de séparation (3) • Maintien de la qualité de la pâte + aspects

biotechnologiques (2) • Purification

• Crédits d’impôt et incitatifs fiscaux (3) • Dépréciation (immobilisations) et risques (liés au côté

économique de l’énergie, aux forces du marché, à la valeur des coproduits)


• Il faut trouver un «champion» (un défenseur) au sein de l’industrie et/ou du gouvernement (3)

• Absence de réseau multidisciplinaire • Propriété intellectuelle

• Capitaux alloués à la modification des procédés (2) • Fonds pour la R&D et le réseau (2)

« C’est une technologie de nature canadienne. » Québec – Pâtes et papiers - Obstacles à la mise en œuvre des technologies transformatives ayant un « impact élevé »

(QC Technologie # 20) Pâtes et papiers – Technologie prioritaire : Papier à forte charge, polymères d’amidon et synthétiques


• (5) • Ce n’est pas un obstacle d’ordre politique, mais il existe une incertitude concernant « l’acceptation par les marchés » (6)


• (3) • Fonds destinés à la modification les procédés (14)

« C’est avant tout une question d’argent. » (QC Technologie # 2) Pâtes et papiers – Technologie prioritaire : Bioraffinerie de pâte


• Qualité des fibres (13) • Conversion de l’hémicellulose • Évaluation du risque

• Impact sur l’environnement (1)


• Compétences (4) • Partenariats • Autres pratiques de gestion de l’industrie

• Financement de la recherche (9)


(QC Technologies génériques) Pâtes et papiers – Technologie prioritaire : Produits et fibres d’ingénierie


• Recherche et développement et commercialisation (10)


• Partenariats, réseaux et modélisation (5) Financement à long terme (10)

« Au Canada, il existe très peu de soutien de la part du gouvernement, surtout par rapport aux pays de l’OCDE, pour ce type de transformation de l’industrie. »

Produits biochimiques Edmonton – Obstacles à la mise en œuvre des technologies transformatives ayant un « impact élevé »

(EDM Technologie # 5) Produits biochimiques – Technologie prioritaire : Matière première adaptée


• Liaison des caractéristiques de la matière première à la qualité du produit final (6)

• Séquençage et liaison des caractéristiques aux séquences génétiques (détermination du phénotype) (1)

• OGM sur les terres publiques • Régime foncier (tenure) et matières premières


• Nécessité de prouver la valeur des investissements pour que les institutions investissent réellement (4)

• Rendre cette initiative intersectorielle (1)

Engagement à long terme en matière de financement. Les résultats n’arriveront pas à courte échéance (8)

(EDM Technologie # 23) Produits biochimiques – Technologie prioritaire : Coproduits dans les usines de pâtes actuelles


• Mise au point des applications (6) • Séparation et purification (3) • Acceptation des produits de substitution par les marchés

• Politiques d’approvisionnement écologique avec cibles et objectifs (pour le gouvernement, l’industrie et les compagnies) (9)

• Normes pour les produits (CSA/LEED) (1)


• Aller voir ce qui se passe ailleurs (p. ex. politique d’entreprise à l’extérieur du Canada)

• Avoir des «champions», ouverts vers l’extérieur pour le développement de coproduits

• Développement des marchés (4) • Prix des produits de substitution (comparabilité) (1)


(EDM Technologie # 1) Produits biochimiques – Technologie prioritaire : Bioraffinerie novatrice (Produits chimiques industriels)


• Les technologies des procédés ont besoin de développement (4):

o Séparation et purification [2] o Conversion [2] o Prétraitement

• Application des produits/marchés • Matière première

• Il faut une vision, des objectifs et des buts de la part du gouvernement et des entreprises pour développer une industrie de bioraffinerie (5)

• Accès à des approvisionnements stables de biomasse (4) • Harmonisation de la réglementation et des approbations

(ex. systèmes de transport et de communications)


• Se mettre en rapport avec les experts multinationaux pour connaître leurs besoins (4)

• Interaction et intégration intersectorielles (1) • Coordination/recherche et développement de réseaux et

déploiement de “champions”

• Nécessité d’avoir une installation de démonstration (7) • Attraction des marchés

(EDM Technologie # 4, 19) Produits biochimiques – Technologie prioritaire : Récupération et utilisation de la lignine


• Caractérisation de la lignine canadienne et de ses avantages par rapport à la lignine d’autres pays (3)

• Nouvelles avenues pour les produits à valeur ajoutée (2) • Démonstration de la récupération et du brûlage

• Crédits verts


• Développement prudent des marchés (6) o Pourquoi allons-nous utiliser la lignine et comment

allons-nous la commercialiser?

• Absence de financement pour les démonstrations (4) o On estime que cela pourrait se faire si on pouvait

trouver les marchés appropriés Edmonton – Produits biochimiques - Obstacles à la mise en œuvre des technologies ayant un “impact élevé”

(QC Technologie# 18) Produits biochimiques – Technologie prioritaire : Mise au point de fibres de cellulose fonctionnalisées


• Quelles sont les modifications chimiques/ biochimiques que nous devrions examiner afin de façonner des fibres de cellulose à des fins précises? (6)

• Définir l’avantage du Canada concernant notre fibre de résineux? (4)

• Séparation des nanocristaux de cellulose (3)

• Questions liées à la santé concernant les nanocristaux (2)


• Travailler avec de petites et moyennes entreprises nouvelles

• Domaine pas encore exploité (nano)


(QC Technologie # 7, 11, 24) Produits biochimiques – Technologie prioritaire : Récupération et utilisation de l’hémicellulose


• Nécessité de développer les utilisations (5): o Bioplastiques o Utilisations directes sur les papiers o Combustibles et produits chimiques

• Expérience pilote et développement en lab des technologies d’extraction pour les résineux (4)

• Absence de crédit d’impôt sur le capital • Besoin de crédits verts


• Décision de changer de domaine (2) • Collaboration avec d’autres industriels (1)

• Absence de financement pour lab et projet pilote (3)

(QC Technologie # 13, 22) Produits biochimiques – Technologie prioritaire : Technologies avancées de séparation et de conversion biochimiques


• Identification des technologies prometteuses (4) • Exploitation de procédés stériles (1) • Technologies inconnues (1) • Séparation à faible énergie • Réduction du coût des produits biochimiques

• Questions en matière de sécurité (1)


• Effort soutenu sur plusieurs années et absence de récepteurs (besoin de « champions » qui mèneront des projets à bien à long terme) (4)

• Nouveaux domaines pour les usines de pâte (2) • Compétences multidisciplinaires requises (2)

• Besoin de financement du gouvernement et de l’industrie

« Il faut faire des recherches afin de déterminer où se situe l’avantage canadien. » « Obtenir un engagement en matière de financement soutenu et sur plusieurs années constitue un énorme obstacle. »


Bioénergie Edmonton – Bioénergie - Obstacles à la mise en œuvre des technologies transformatives ayant un impact élevé

(EDM Technologie # 9, 12) Bioénergie – Technologie prioritaire : Huiles de pyrolyse pour les biocarburants


• Augmentation à partir de 100 tonnes/jour (5) • Transférabilité des petites unités • Qualité du produit par opposition à la matière première • Séparation (fractionnement) • Durabilité des forêts

• Disponibilité de la biomasse et propriété (débris de coupe) (4)

• Absence d’incitatifs fiscaux/dioxyde de carbone et autres. Mesures encourageant l’utilisation des biocarburants à la place du pétrole. (4)

• Droits de coupe….par baril? (1) • Réglementation concernant les “résidus” et celle

concernant les “déchets” • Évaluation environnementale • Manque d’incitatifs (p. ex. prescrire l’éthanol-15 carburants) • Questions de compétence– fédéral et provinces


• Collaboration nécessaire entre le secteur des combustibles fossiles et le secteur forestier pour faire progresser le développement de cette technologie (4)

• Il n’existe pas de spécifications pour les biocombustibles. Si on les produit comment peut-on savoir s’ils conviennent? (p. ex. SAE, ASTM) (3)

• Absence de fonds pour la recherche et le développement

(EDM Technologie # 3) Bioénergie – Technologie prioritaire : Hémicellulose C5 à EtOH


• Matériel de procédé d’extraction de l’hémicellulose (3) • Formation de levure (fermentation) (2) • Effet de l’extraction des sucres sur la qualité de la pâte

(PTM et pâte kraft) (2) • Perte de rendement dans la PTM (1) • Épuration des sucres

• Concurrence entre le maïs peu coûteux et la canne à sucre comme matière première (4)

• Incitatifs pour EtOH • Niveaux d’EtOH prescrits • Formation de levure commence à poser un problème

d’OGM


• Nécessité de recherche scientifique au Canada pour trouver les levures, etc. (p. ex. IOGEN s’est procuré ses levures aux É.-U. (4)

• Absence de collaboration entre l’industrie des combustibles fossiles et l’industrie forestière

• Besoin d’appuyer la recherche et le développement à long terme (5

• Incitatifs fiscaux/ dioxyde de carbone

« Peu importe tous les efforts que nous fournirons pour fabriquer de l’éthanol à partir des C5, le Brésil sera toujours capable d’en produire à meilleur marché. En tant que pays, quels sont les efforts à déployer pour fabriquer de l’éthanol, puisque le maïs vient

des É.-U. et la canne à sucre du Brésil?”


(EDM Technologie # 2) Bioénergie – Technologie prioritaire : Biocombustibles obtenus à l’aide de plates-formes thermochimiques (Fisher-Tropsh, méthanol, alcools)


• Épuration du gaz. Le gaz de synthèse produit doit être épuré pour pouvoir le brûler ailleurs que dans une chaudière (6)

• Composition et consistance du gaz (1) • Mise au point de catalyseurs pour le procédé Fisher-Tropsh

(1) • Accumulation des ENP dans les fours

• Disponibilité de la biomasse (4)


• Absence de collaboration entre l’industrie des combustibles fossiles et l’industrie forestière (4)

• Spécifications des biocombustibles (p. ex. SAE, ASTM) (1) • Combustible inconnu pour le secteur forestier (1) • Relations avec les collectivités

• Incitatifs fiscaux / dioxyde de carbone (3)

Québec – Bioénergie - Obstacles à la mise en œuvre des technologies transformatives ayant un « impact élevé »

(QC Technologie générique) Bioénergie - Technologie prioritaire : Disponibilité de la matière première


• Que reste-t-il sur le sol après la récolte? • Autres sources de fibre…sites d’enfouissement, bois de

démolition, etc.

• Propriété (2)


• Collaboration avec le milieu de la recherche pour répondre à la question : «que faut-il laisser après la récolte?»

• Collaboration entre le Centre de la fibre, les universités et les provinces


(QC Technologie # 1, 10) Bioénergie - Technologie prioritaire : Gazéification et turbines à vapeur alimentées à la liqueur noire, débris ligneux et autre biomasse


• Corrosion (3) • Épuration des gaz • Qualité de la matière -homogénéité

Crédit d’impôt remboursable (1)


• Synergie entre les É.-U et le Canada dans la recherche et le développement (4)

• TAPPA • Gestion d’établissement de réseaux de l’industrie par le

gouvernement afin de réunir le savoir-faire.

• Projet pilote cofinancé par le gouvernement, copropriété du fournisseur de la technologie et d’autres investisseurs. La participation du gouvernement permet des risques plus élevés (5)

« À des fins de financement d’un projet pilote, il faut assouplir les critères d’acceptation des risques (au sein du gouvernement.) ».


A-6- Évaluation des ateliers : notes et commentaires Québec et Edmonton : Notes et commentaires

Les ateliers ont atteint les objectifs fixés :

Oui Non Oui/Non

47 (92%) 1 (2%) 3 (6%) Satisfaction globale des ateliers :

Très satisfaits Satisfaits Plus ou moins

satisfaits Insatisfaits Très insatisfaits

8 (16%) 38 (74%) 5 (10%) 0 0 Commentaires : 1. Un désir collectif d’agir et de faire bouger les choses est apparent

• Il y a un véritable désir sur le plan technique de faire avancer les priorités, mais : - l’industrie ne doit pas rester sans bouger, - l’industrie doit intéresser d’autres secteurs, - l’industrie doit faire participer la haute direction des entreprises.

• On a identifié beaucoup de problèmes, mais cela donne une perspective de la part des participants des ateliers. Il faut maintenant discuter des « prochaines étapes ».

• L’intérêt est vif parmi les intervenants à trouver des solutions. • Fort consensus de la part de groupes d’individus diversifiés; nous sommes (presque)

tous d’accord sur le chemin à suivre. Nous devons maintenant agir. • Les possibilités sont-elles vraiment grandes et relativement faciles?

2. Il convient de comprendre les problèmes que rencontre l’industrie forestière

• Nous avons essayé de nous montrer très spécifiques sur les sujets qui sont très vastes; il existe des technologies que l’industrie peut appliquer immédiatement, à condition que le financement soit disponible et qu’on fasse preuve de tolérance à l’égard du risque.

• Trois livres blancs sur quatre étaient bons. Le livre blanc sur les produits du bois a peu traité les produits de base. C’est un premier pas, mais il faudra aller plus loin.

3. Élan et focalisation (Une stratégie s’impose)

• Gardons cet élan – une stratégie s’impose pour avancer. • Il faut davantage d’intégration et de concentration pour entrer dans les principales

priorités. • Relativement satisfait; les livres blancs sur le groupe principal sont un peu faibles.

Besoin d’intégrer le travail du livre blanc 4. Il faut faire participer les secteurs de l’énergie, des produits chimiques et le secteur agricole; faible participation de l’industrie. Il est nécessaire de déterminer les prochaines étapes.

• Il est important de faire le suivi concernant les résultats/recommandations de ces ateliers. Cela pourrait constituer un processus pour se rencontrer et présenter les progrès accomplis.


• Il faut un processus étape par étape pour atteindre l’objectif fixé. C’était une excellente première étape.

• J’espère que le sentiment d’urgence à apporter des changements se traduira par des mesures immédiates.

• Il faut un objectif final plus précis, il faut « communiquer et encore communiquer » les résultats et faire le suivi avec un examen des impacts dans 6, 12 et 18 mois.

• Les prochaines étapes ne sont pas claires; nécessité de formuler des recommandations; même pour mettre l’accent sur les besoins prioritaires (afin d’améliorer les corrélations).

• L’atelier s’est penché (avec raison) sur les objectifs et les stratégies à plus long terme, alors que l’industrie se préoccupe (du moins pour l’instant) du court terme. La question est de savoir comment passer des objectifs à court terme à ceux à long terme. Ce qui a été le plus significatif : entendre les différents points de vue et les diverses préoccupations.

• Surpris de voir de nombreuses possibilités placées au départ dans le quadrant droit supérieur. Pourquoi échappent-elles à notre industrie? Avant de bouger les autres projets à fort potentiel dans le quadrant supérieur/droit, pourquoi ne focalisons-nous pas notre attention sur les technologies qui ont un impact élevé et qui sont faciles à mettre en œuvre?

4. Il faut parfaitement comprendre et mettre en valeur l’avantage de la fibre canadienne

• Super atelier! Mais on cherche encore l’avantage canadien. Ce serait bien si on avait plus de perspectives internationales.

• Pas très évident du tout que la fibre canadienne constitue un avantage ou des avantages concurrentiels pouvant avoir des effets positifs sur l’avenir de l’industrie forestière canadienne; il faut mettre l’accent sur les connaissances de la ressource. Sur ce, c’était très bon; on est allé probablement aussi loin que possible!

• Il faut déterminer le véritable avantage canadien – je propose un atelier pour étudier/réexaminer ce sujet. Ce forum a été bien organisé, bien animé et a eu recours à une approche très scientifique pour évaluer les différentes technologies. J’attends avec impatience les résultats globaux et de voir comment cela marchera dans la pratique (c.-à-d. quelles seront les nouvelles technologies utilisées?).

• Avantage canadien; les 4 thèmes sont étroitement liés et devraient s’analyser ensemble; la prochaine étape pourrait être de voir quels sont les meilleurs produits commercialisables /vendables à intégrer.

• L’opinion courante que la fibre canadienne est supérieure n’a pas été confirmée ni déniée, et elle aurait dû l’être.

• Liens solides entre la matière première et les technologies. • Aimerait voir une identification explicite des technologies qui pourraient avantager le

Canada par rapport à l’industrie mondiale. • Énoncé général des résultats : ce qui ressort de cet exercice c’est de réaliser que nous

devrons modifier la façon de considérer les ressources que nous avons si nous voulons réussir à l’avenir (si on est encore là!).

5. Nécessité de faire participer les autres parties intéressées/industries dans le processus


• Même si on a vraiment tenté d’inclure les autres secteurs, ils étaient sous-représentés. Il est nécessaire d’inclure dans les discussions les autres parties intéressées (ex. sociétés d’énergie, de produits chimiques, d’équipement).

• Même si nous avons une bonne représentation, je crois que la prochaine étape devra comprendre des participants avec d’autres connaissances techniques afin d’éviter une trop grande autoévaluation. On peut apprendre beaucoup auprès des autres secteurs de l’industrie.

• Il faut des partenaires multiples autour de la table (ex. du milieu agricole, pétrochimique, pharmaceutique).

• Les innovations technologiques ne viendront pas seulement du secteur forestier. On a aussi besoin de former des partenariats avec les entrepreneurs en bâtiment, les sociétés d’énergie et de produits chimiques.

6. Il faut davantage de discussions et de collaboration parmi les quatre sous-secteurs forestiers

• Avantage canadien; les 4 thèmes sont étroitement liés et devraient s’analyser ensemble; la prochaine étape pourrait être de voir quels sont les meilleurs produits commercialisables /vendables à intégrer.

• L’intégration stratégique des quatre secteurs pourrait avoir des conséquences importantes sur l’industrie forestière.

• Il y a encore beaucoup de travail à effectuer pour cibler les meilleures possibilités compte tenu de

• : - les meilleurs avantages pour le Canada, - un plan intégré à l’ensemble du secteur forestier, - l’intégration de l’institut au niveau opérationnel, - recourir aux services de spécialistes des marchés afin de s’assurer qu’on investit

(temps et argent) au bon endroit. • Nous avons encore beaucoup de chemin à parcourir pour établir une stratégie intégrée

pour le secteur des produits forestiers. - Les gens du secteur forestier, du secteur des produits du bois et du secteur des

pâtes et papiers travaillent actuellement chacun de leur côté. • Nécessité d’intégrer les quatre sous-secteurs : une approche de type « grappe »; une

initiative multidisciplinaire serait la clé du succès. 7. Nécessité de mieux engager l’industrie forestière dans le processus

• Savoir comment l’évolution des technologies du bois, des produits biochimiques et de la bioénergie peut raffermir la confiance au sein de l’industrie forestière et de ses partenaires.

• L’industrie ne s’engage pas et devrait le faire à partir de maintenant. • Les sociétés canadiennes de pâtes et papiers peuvent ne pas être capables de changer

leur perception à temps pour s’en sortir. Ceux (des étrangers, très probablement) qui les achètent quand elles font faillite profiteront sans doute des possibilités manquées des Canadiens.

8. Nécessité de réaliser une analyse de rentabilité

• Il faut lier la valeur économique à ce processus.


• Il faut réaliser des « analyses de rentabilité réelles » pour chaque technologie transformative choisie.

• Il est nécessaire d’investir directement dans les différentes industries, pas seulement dans les universités et agences.

• Nous devons mettre au point des produits qui peuvent tourner sur nos machines utilisant nos fibres.

• Bien que les livres blancs et les réunions d’échanges de vues soient fort utiles, nous devons nous remuer, prendre des mesures concrètes.

9. Autres observations

• Fort consensus (80 % rendement du papier), bioénergie, et utilisation de l’hémicellulose comme liant polymérique.

• En tant que membre du gouvernement, j’ai maintenant une meilleure idée de l’endroit où il faut cibler (R&D, financement, crédits d’impôt).

• Meilleur aperçu du domaine de la bioénergie et des produits biochimiques. 10. Forme, logistique et animation des ateliers

• Bien organisé, bien dirigé. • Des discussions intéressantes : la structure de l’atelier m’a permis de comprendre les

problèmes, bien plus qu’en lisant simplement les livres blancs. • Un bon mécanisme pour atteindre le consensus • J’ai trouvé cet atelier utile, perspicace et bien organisé. Bravo! • Un excellent travail en règle générale. • Lieu, installations, coordination, animation, nourriture : super! • Atelier bien organisé, bien dirigé pour dégager des résultats. • Dans l’ensemble, j’ai trouvé que l’atelier m’a permis de mieux comprendre les questions

touchant le secteur des pâtes et papiers, car elles se rapportent aux objectifs du programme de R&D que je gère.

• Lieu de réunion excellent, bon animateur. Vraiment utile. • Le processus fut très efficace, les documents et la présentation furent des stimulants

formidables.


B-1 Livre Blanc : Technologies Transformantes —Solides ou Reconstitués du Bois

LES TECHNOLOGIES TRANSFORMATIVES APPLIQUÉES AUX PRODUITS SOLIDES OU RECONSTITUÉS DU BOIS… OU « CONSTRUIRE ET VIVRE AVEC LE BOIS » DANS LE

FUTUR

Alan Potter 4 Directeur exécutif

Forest Research Opportunity BC

Introduction L’objectif de cet article est d’explorer, voire de spéculer, sur certaines des possibilités de technologie transformative qui s’offrent dans le secteur des produits du bois. Il s’agit d’un de quatre articles en développement qui feront l’objet de discussions lors d’un forum présenté au printemps 2006 par le Conseil canadien de l’innovation forestière, le Conference Board du Canada, et l’Association des produits forestiers du Canada. Les trois autres articles traiteront d’autres possibilités de technologie transformative dans le secteur des produits forestiers, c.-à-d. les pâtes et papiers, le bioraffinage, et la bioénergie/biocombustible. Disons d’emblée qu’une transformation de l’esprit, ou un changement de paradigme, serait peut-être de considérer les produits du bois comme des biomatériaux au lieu de les voir comme des morceaux de bois ou des planches. Considérations de fond Le secteur canadien des produits du bois est confronté à un certain nombre de défis. Au cours des récentes années, l’Amérique du Nord a profité d’un marché du logement fort qui a permis aux producteurs canadiens de petit bois d’œuvre et de carton-fibre d’obtenir un bon taux de rendement du capital investi. Ces rendements ont toutefois été affectés à la baisse par certains facteurs, notamment les tarifs d’exportation des produits de bois d’œuvre, l’appréciation de la valeur du dollar canadien versus le dollar américain, et la hausse des coûts énergétiques — du gaz naturel, en particulier. Les produits primaires sont des essentiellement des marchandises. Les rendements futurs risquent d’être encore réduits par un déclin anticipé de la demande provenant des mises en chantier d’habitations. Le défi pour ce secteur est d’arriver à réduire sa dépendance vis-à-vis des bourses des marchandises et développer des produits et des services susceptibles de générer des marges supérieures de profits. C’est vraisemblablement le souhait des propriétaires des ressources forestières, c.-à-d. la population représentée par les gouvernements provinciaux du Canada. En fait, il faudrait générer un meilleur taux de rendement à l’économie pour chaque mètre cube de bois récolté au Canada. Les technologies transformatives des produits et des procédés représentent une façon de relever ce défi.

4 L’auteur est le directeur exécutif de Forest Research Opportunity B.C., une initiative visant à former un regroupement industrie/institutions/universités dans le domaine des produits forestiers en C.-B. M. Potter était jusqu'à récemment vice-président, Technologie et environnement, chez Nexfor Inc., une firme torontoise spécialisée dans les produits de bois et de papier. Ses recherches appliquées comprennent des projets chez Forintek Canada Corp, MacMillan Bloedel Research, et Crown Forest Industries, des firmes établies à Vancouver, C.-B. Il détient un doctorat et un baccalauréat ès sciences de l’Université Saint-Andrews, en Écosse, ainsi qu’une maîtrise de l’Université de la Colombie-Britannique.


Dans cet article, nous proposerons une vision de ce que sera le monde dans 20 ans. Nous ferons ensuite un résumé de la structure actuelle du marché des produits du bois. Enfin, nous traiterons d’une perspective des barrières technologiques et des transformations technologiques nécessaires à l’accroissement de l’utilisation des produits dérivés du bois. La vision Dans 20 ans, nous vivrons dans un monde où : — trois des besoins essentiels au développement humain — c.-à-d. l’habitation, le chauffage et le refroidissement — seront comblés par des matériaux renouvelables et durables; — beaucoup de maisons, et de lieux de travail, dans tous les pays seront construits et meublés à partir de matériaux à base de fibres utilisant des systèmes de construction fondés sur la connaissance; — l’énergie et les combustibles nécessaires au chauffage, au refroidissement et au transport des marchandises proviendront de sources renouvelables, dont la biomasse résiduelle. Les présupposés clés qui sous-tendent cette vision sont les suivants : • Nous vivons dans un monde où grandissent sans cesse les attentes d’un niveau de vie élevé. Et cela

est encore plus vrai dans les pays en développement. La récente et radicale augmentation du niveau de vie en Chine, et son influence sur les marchandises mondiales nécessaires à alimenter cette croissance économique, constitue un mauvais présage quant à la demande future;

• Il en va de l’intérêt politique de chacun de faire usage de l’ingéniosité humaine pour satisfaire à cette demande;

• La croissance économique requiert de l’énergie et de la matière pour faire les produits voulus; • Les populations sont de plus en plus nombreuses à vivre dans les zones urbaines, ce qui augmente la

pression sur les environnements urbains; • Une croissance opérée sans minimisation de son impact environnemental sera politiquement et

socialement inacceptable; • Les matériaux dérivés du bois peuvent jouer un rôle clé en remplissant deux des besoins humains

fondamentaux, soit le logement et l’énergie servant au chauffage et au refroidissement. Leur impact environnemental est faible parce qu’ils nécessitent peu d’énergie à fabriquer et parce qu’on en dispose subséquemment en les transformant en pulpe, en les brûlant ou en les compostant;

• On trouve de la fibre de bois en abondance dans le monde; • L’exploitation des forêts du Canada, qui continuera d’être certifiée et durable, sera justifiée par ses

avantages pour la société; • La technologie mécanique continuera d’évoluer de manière à assurer la compétitivité des coûts du

bois livré. Le secteur canadien des produits du bois, producteur très efficace de matériaux de bois de construction, se trouve en bonne position. Le défi est de le transformer, en partie à l’aide de la technologie, en un participant actif, de préférence un leader, en fournissant au monde des solutions pour la construction. De plus, le monde ne manque pas de fibre de bois. Des solutions pour la construction peuvent aussi provenir d’autres matériaux de partout au monde. Afin de prospérer, le Canada se doit de faire le meilleur usage possible de son panier diversifié d’essences de bois et le combiner au savoir et à l’ingéniosité pour transformer le bois en une solution d’affaires commercialisable. Le maintien de la demande pour les produits dérivés du bois sera essentiel pour que l’industrie canadienne puisse trouver les créneaux appropriés. Pour ce faire, elle devra s’adapter aux technologies de transformation et investir des ressources dans le développement de nouvelles entreprises.


Le secteur canadien des produits du bois a fait preuve d’une grande innovation par le passé. Ses scieries se sont adaptées aux nouvelles technologies et sont aujourd’hui parmi les plus efficaces au monde. En fait, la majeure partie des efforts actuels de recherche et de développement ciblent les procédés et la réduction des coûts de production. On prévoit que de telles applications de la technologie se poursuivront dans le but de maintenir la compétitivité des coûts. Cependant, le Canada a démontré son habileté à développer des produits de bois transformés. C’est au Canada qu’ont été développés les panneaux de copeaux orientés (OSB) et les bois à lamelles parallèles (PSL). Il est primordial que le Canada tire le meilleur parti possible des caractéristiques uniques de ses approvisionnements en fibres et qu’il les transforme en produits de valeur à l’aide de techniques brevetées. Ainsi, il bénéficiera d’un avantage compétitif durable par rapport à la concurrence. Le but premier de ce document de travail est de prévoir quelles sont les technologies transformatives susceptibles d’amener des changements majeurs. Considérations du marché Les produits du bois du Canada sont essentiellement utilisés dans deux marchés distincts : Le plus grand volume de bois est affecté à la « construction avec le bois », c.-à-d. le bois d’œuvre, les panneaux structuraux, le bois d’ingénierie, les assemblages et les systèmes de construction. Un volume moindre de bois mais dont la valeur ultime est peut-être supérieure est employé pour la « vie avec le bois », c.-à-d. les bois d’œuvre et placages de catégorie de finition, souvent combinés à des panneaux de bois non structuraux, sont utilisés pour le revêtement extérieur, les fenêtres, les portes, les planchers intérieurs, la décoration, les meubles, etc.

La construction avec le bois Les produits du bois sont principalement utilisés dans la construction résidentielle. Alors que la plus grande partie du marché semble convenir peu aux produits dérivés du bois, avec un peu d’imagination et d’innovation, des avancées considérables pourraient être réalisées en termes d’augmentation de la part de marché du bois. Même dans la construction résidentielle, l’utilisation du bois se limite à quelques régions géographiques, soit l’Amérique du Nord, le Japon, et l’Europe septentrionale. La demande en produits du bois dans ces régions est essentiellement saturée. Le maintien de la part de marché requerra de l’innovation pour contrebalancer l’utilisation de matériaux alternatifs. L’utilisation du bois est une pratique traditionnelle. Les codes de construction résidentielle sont largement prescriptifs. Les nouveaux codes en développement sont fondés sur la performance. En appliquant les ressources appropriées, on peut ouvrir la voie à l’utilisation du bois dans davantage d’applications. En effet, les produits du bois évoluent eux-mêmes sur le plan de la conception comme le montre le tableau ci-après. Alors que les maisons sont traditionnellement construites à partir d’une structure assemblée sur place avec du bois de charpente et des panneaux de contreplaqué, de plus en plus de maisons sont construites à partir de composantes, d’assemblages et de systèmes fabriqués en usine :


Terme

Exemples Produits du bois

Bois d’oeuvre, Contreplaqué, Panneaux OSB

Bois aggloméré Panneaux de fibres, Panneaux fibragglo, Composites bois-plastique

Composantes

Solives en I, Solives de rives, Charpentes précoupées

Assemblages

Panneaux structuraux isolés, Fermes de toits

Systèmes

Systèmes de planchers, Systèmes de murs

La vie avec le bois On tire profit de l’esthétique du bois de plusieurs façons dans la « vie avec le bois ». Bien que le bois de finition fabriqué par les producteurs primaires soit vendu dans le secteur, la création de valeur subséquente est en générale faite par les petites et moyennes entreprises dans les industries du secondaire et du tertiaire. Plusieurs producteurs primaires produisent du carton-fibre, principalement des panneaux de particules et des panneaux de fibres de bois de densité moyenne (MDF), à partir de chutes de bois; ici encore, la valeur réelle est créée lors de la conversion subséquente de ces matériaux en meubles et autres produits décoratifs d’intérieur. La technologie joue un rôle clé dans l’extraction d’un maximum de bois de qualité de finition des ressources de bois, en plus d’améliorer l’aspect visuel et la durabilité des produits du bois de catégorie de finition.

Barrières technologiques Le bois en tant que matériau de fabrication d’ameublement et de construction comporte des avantages inhérents. Il est léger et possède un rapport rigidité-poids élevé. Il se travaille aisément. On peut facilement le combiner à diverses structures et formes. Il est naturel et provient d’une ressource renouvelable. Sa transformation en produits de construction consomme beaucoup moins d’énergie et d’eau et produit moins de gaz carbonique durant l’usinage que des produits tels que l’acier, le béton ou le plastique. Le bois possède une qualité visuelle inhérente que beaucoup de consommateurs associent à la nature et aux traditions. Un autre avantage inhérent au bois canadien est la capacité d’extraire une variété de pièces de longues dimensions des « gros » arbres des forêts canadiennes. L’esthétique des catégories claires des mêmes arbres est une qualité recherchée sur le marché. Si c’est encore un avantage important pour le Canada, l’un des défis consiste à continuer de développer des produits de valeur à partir d’approvisionnements en fibres changeants, pendant la croissance des forêts secondaires. Le bois comporte aussi quelques désavantages. Sa résistance est variable. La présence d’eau occasionne des changements de dimensions pouvant faire gauchir et fendre le bois. Il est susceptible de pourrir et de se dégrader dans certaines conditions d’humidité. Le bois peut prendre feu. Le défi technologique consiste donc à améliorer de manière rentable sa force sans compromettre son poids, et lui donner une meilleure résistance au feu et contre les insectes et la décomposition des surfaces. Il importe aussi d’avoir les connaissances expertes requises pour les applications des matières premières et la conception des bâtiments.


Possibilités technologiques Les technologies transformatives suggérées sont résumées aux Tableaux 1, 2 et 3. Elles sont divisées en court, moyen et long termes. Les possibilités à court terme sont les pratiques actuelles, ou sur le point d’être introduites. En termes larges, elles couvrent des domaines tels que les matériaux et composites de pointe dérivés des éléments constitutifs du bois, les techniques innovatrices de fabrication du bois, les technologies de construction en bois fondées sur des connaissances expertes et l’amélioration des caractéristiques des produits par de nouveaux traitements. Deux technologies de processus ont aussi été proposées pour le court terme, principalement parce qu’elles dominent une portion importante de l’effort technologique dans les entreprises actuelles. Une technologie de processus est suggérée pour le moyen terme. Court terme (1 à 2 ans) Processus :

Développement de capteurs associé à des analyses statistiques poussées et à des pratiques évoluées de contrôle de traitement Plus évolutive que transformative. Les développements à venir de tels capteurs seront importants pour assurer non seulement davantage de réduction des coûts de conversion dans l’industrie du bois de sciage, mais aussi la fabrication future de vrais matériaux composites d’ingénierie avec variations minimales des propriétés. Par exemple, la technologie laser et proche IR, qui permet d’obtenir rapidement les mesures du processus et des propriétés du produit et qui, alliée à des pratiques évoluées de contrôle de traitement, réduira drastiquement la variabilité dans les processus de fabrication des composites de bois. Ce type d’application technologique est répandu dans les systèmes avancés de production dans d’autres secteurs.

Technologie de l’information et recherche opérationnelle pour l’optimisation de la chaîne logistique Dans ce cas aussi, il ne s’agit pas non plus d’une technologie transformative au sens large, étant donné que plusieurs secteurs sont déjà très avancés dans l’application de ces techniques. La capacité pour le secteur des produits du bois d’optimiser la chaîne logistique et minimiser les fonds de roulement sera cruciale dans la transformation du rendement financier dans le secteur.

Produits :

Bois à copeaux orientés sur presses thermiques conventionnelles Il s’agit du prochain pas dans l’évolution des matériaux de bois d’ingénierie, du bois de placage lamellé au bois à lamelles parallèles. Grâce à l’évolution de la technologie des colles à bois à base de polymères, il sera bientôt possible d’utiliser la technologie actuelle de découpage en baguettes et de pressage pour presser un rondin reconstitué pour en faire une pièce de bois d’une épaisseur nominale de deux pouces. Avec les avancées réalisées dans la technologie de feutrage, cela permettra la fabrication rentable d’un substitut de bois d’échantillon. Les variations dans la force du bois seront ainsi minimisées. Occasions intéressantes pour le bois de catégorie inférieure dans la gamme variée des essences canadiennes, notamment les feuillus de l’Est et de l’Ouest.

Bois reconstitué résistant aux insectes, au feu et à l’humidité pour environnement de construction à risque élevé Les avancées technologiques du côté des additifs permettront des traitements en cours de fabrication ou post fabrication afin d’atténuer les inconvénients potentiels des produits de bois reconstitués, soit les dommages causés par les insectes, la stabilité dimensionnelle en condition d’humidité et la résistance au feu. Les matériaux peuvent être fabriqués en fonction de leur emploi dans des endroits où les risques sont particulièrement élevés dans la construction. Il a


aussi l’avantage de d’offrir une protection exclusive grâce à des brevets qui sont relativement faciles à faire respecter. Traitement du bois à basse pression avec « super solvants » Les procédés actuels de traitement pour le bois nécessitent de l’équipement haute pression, ont des limites de débit, et augmentent les coûts de tenue d’inventaire. Grâce à des avancées dans la chimie des traitements, on peut appliquer des traitements à des produits de bois massif et obtenir une pénétration plus efficace. Ainsi, les matériaux obtenus, qui résistent mieux aux insectes ou peut-être même à la propagation du feu, seront plus compétitifs par rapport à l’acier et au béton. Traitement du bois par la chaleur Les recherches ont démontré que la stabilité dimensionnelle à l’humidité peut être obtenue par un traitement du bois par la chaleur, soit thermiquement ou avec vapeur. Ce procédé présente l’avantage de conférer ces propriétés sans l’utilisation plus coûteuse de résines de polymères ou d’additifs. De tels produits peuvent valoir cher dans les créneaux où la stabilité dimensionnelle en condition humide est essentielle, notamment dans les systèmes de planchers. Panneaux à base de fibres, et matériaux non-tissés, à appliquer à des systèmes de construction afin de réduire son et radiation Il y a des possibilités pour les matériaux et les systèmes qui atténuent le son dans les bâtiments, surtout au moment où les unités multifamiliales en milieu urbain gagnent en popularité. Il y a également des possibilités en milieu de travail, où l’on peut isoler les centres de technologie de l'information des fréquences radio. Les matériaux de bois modifiés ont des applications dans de tels domaines.

« Maison en boîte », prête à être assemblée, pour un assemblage rapide dans les pays en développement Le concept de « maison en boîte » a été développé en Europe. Conceptuellement, il s’agit d’une application matérielle du concept « prête à être assemblée », qui est maintenant devenu un standard dans l’industrie de l’ameublement domestique (le modèle IKEA). Il permet de réduire considérablement les coûts d’assemblage et satisfait aux normes de qualité en usine. Un grand défi consiste à développer le concept et à assembler des structures compatibles au monde en développement.

Moyen terme (3 à 10 ans) Processus :

Scie de premier débit à haute vitesse, qui scie en courbe et transforme la partie extérieure du rondin en flocons, plutôt qu’en copeaux. La plus grande partie du secteur canadien du bois de sciage utilise l’équarrisseuse-déchiqueteuse pour faire les premières coupes sur un rondin. Ces machines sont conçues pour un débit rapide et pour produire des copeaux en une étape. Cela fonctionne bien si les exigences de bois de sciage et de copeaux à pâte sont équilibrées. Éventuellement, la flexibilité d’avoir une machine de premier débit qui peut traiter de grands volumes de bois en plus de préparer des flocons pour le bois d’ingénierie plutôt que des copeaux serait transformative.

Produit :

Systèmes de construction hybrides qui optimisent la valeur du bois, de l’acier et du béton Au lieu de construire exclusivement avec l’acier et le béton, ou exclusivement avec le bois, les designs futurs feront appel aux qualités des meilleurs matériaux selon la construction envisagée.


Les designs qui atténuent les inconvénients du bois tout en maximisant ses qualités positives réussiront. Voici un exemple :

Design pour « remplir » des compartiments de béton Cette idée provient du fait que les immeubles de grande hauteur des centres urbains seront toujours bâtis avec l’acier et le béton. Les gens achèteront essentiellement des compartiments de béton. Cependant, on prévoit qu’il y aura une demande pour des espaces habitables de haute gamme. Ceux-ci pourraient être faits d’une structure de deux ou trois étages de « compartiments » de béton. Des produits et systèmes de construction de bois seraient ensuite utilisés pour remplir l’espace de pièces intéressantes, de cages d’escaliers, de planchers et de plafonds insonorisés, etc. L’esthétique du bois peut maximiser la qualité d’une habitation. C’est transformatif dans le sens où il s’agit d’un modèle différent d’utilisation du bois, une application hybride.

Enduits à base de nanoparticules/modification des surfaces pour préserver l’apparence des bois de finition de catégorie supérieure Considérant l’évolution des nanomatériaux, on prévoit que l’on pourrait trouver là la réponse à ce qui est depuis longtemps la « quête du Graal » en technologie du bois, c.-à-d. la capacité de retarder la décoloration et la dégradation des surfaces de bois par la lumière du soleil. Cela élimine l’un des avantages inhérents du bois, son apparence naturelle et chaleureuse, dans les applications de la « vie avec le bois ». Ces matériaux seront combinés en une formule adéquate pour rentabiliser le prétraitement des surfaces. Incorporation de détecteurs dans les matériaux dérivés du bois pour déceler les changements dans les structures de construction, c.-à-d. la pénétration de l’humidité, les variations de température Alors que les pratiques de construction commencent à intégrer des produits de bois d’ingénierie de nouvelle génération, et que les résidences sont équipées de systèmes d’information sans fil, on prévoit que les marchés évolueront de manière à intégrer des détecteurs, c.-à-d. des identificateurs par radiofréquence, dans les produits du bois. On pourrait les concevoir pour qu’ils puissent percevoir les changements dans le microclimat du bâtiment et déclencher une contre-réaction. Par exemple, l’infiltration d’humidité dans une cavité murale pourrait être réparée avant que la pourriture (ou la corrosion) ne s’y installe. « Collage » de bois pour créer des structures sans recourir à des connecteurs métalliques, et obtenir des meubles sans colle Une nouvelle et curieuse technologie permettrait d’unir des pièces de bois sans utiliser de colle conventionnelle. Considérant le souci grandissant pour une meilleure qualité d’air intérieur, les meubles fabriqués entièrement en bois et sans aucune colle pourrait valoir cher. Propriétés mécaniques améliorées par modification et compression polymériques Les réactions chimiques possibles, combinées à la compression, peuvent produire des qualités de bois esthétiquement agréables et suffisamment durs pour être appliqués aux planchers et autres applications d’intérieur où des surfaces résistant à l’usure et aux impacts sont nécessaires. Une occasion d’augmenter l’utilisation d’essences sous-utilisées dans le panier de la diversité du Canada, notamment l’aulne, le tremble et le bouleau.

Long terme — « desideratas technologiques » (10 à 20 ans)

Fragmentation du bois à faible énergie, avec reconstitution pour obtenir des structures à la fois ultra légères et rigides (combinaison de bio et nanotechnologie)


Plus visionnaire que substantiel. Le temps viendra où les bioenzymes seront disponibles et permettront de réduire le bois en pâte en utilisant peu d’énergie. Cela constituerait non seulement une percée majeure dans l’industrie du papier, mais également dans la formation d’une toute nouvelle famille de produits du bois reconstitués. Bâtiment 100 % vert, c.-à-d. des structures entièrement faites de lignocellulose ou de matériaux naturellement dérivés, c.-à-d. structure, connections, isolation, décoration. Le but ultime serait d’avoir un bâtiment fabriqué de matériaux entièrement renouvelables, avec un impact environnemental minime. Cela requiert des avancées technologiques où le bois est facilement reconstitué en produits de bois d’ingénierie, où les connections sont faites sans métal, et où les systèmes de construction sont durables. Au moment de déconstruire le bâtiment, on peut recycler ses différentes composantes, en faire de la pâte à papier, ou les composter.

« Collage » de bois pour créer des structures sans recourir à des connecteurs métalliques, pour le développement de bâtiments recyclables Un obstacle important à la mise en œuvre de la vision précédente. La technologie et le design qui permettent d’unir des pièces de bois sans recourir au métal. Cela a déjà été fait : la technologie de construction de bateaux de bois avec utilisation réduite de métal. Pour fabriquer des systèmes modernes de construction à l’échelle industrielle, on devra faire preuve d’ingéniosité transformative.

Barrières commerciales et politiques Bien que l’on puisse être éternellement optimiste vis-à-vis des possibilités, il existe en réalité plusieurs obstacles à la poursuite d’un programme de technologie transformative au Canada. Les questions ont été étudiées en profondeur au fil des années. Pour avoir du succès, les innovations exigent certains risques calculés, un capital-risque pour financer le risque, et le leadership et la persévérance qu’il faut pour transformer une idée en une réalité commerciale. Le Canada investit en recherche et développement fondamentaux à travers ses universités. Cependant, malgré des exemples éblouissants qui tendent à démontrer le contraire, dans l’ensemble, l’application de ce savoir à la création de richesse est déficiente. Dans la plupart des économies, la richesse générée par la technologie provient du travail d’entrepreneurs bien formés ou d’organisations d’entrepreneurs capables de réunir les sommes nécessaires et de s’adapter rapidement pour trouver des solutions d’affaires. La machine de R&D a besoin d’être remaniée et remise à neuf. L’accent porté sur la recherche à court terme et la résolution de problèmes opérationnels nuit à la recherche à long terme. Dans le secteur des produits du bois, on investit très peu en R&D fondamentaux. De plus, il y a de meilleures possibilités dans d’autres secteurs pour les gens capables et bien formés. Nous devons attirer et embaucher des personnes versatiles et talentueuses qui sachent allier les habiletés technologiques au sens des affaires. Comparé à des matériaux rivaux comme l’acier ou le béton, le développement de la perspective d’augmentation de l’utilisation du bois dans la construction et la vie est considérablement freiné par la faiblesse des efforts de mise en marché. Celle-ci concerne probablement moins le besoin de promotion que celui de fournir aux secteurs de la construction et de l’architecture les informations sur les produits et les savoir-faire préalables à l’utilisation efficace du bois. Cela est nécessaire pour réaliser des percées dans les marchés non résidentiels. Sans mécanismes solides d’acheminement des produits, les nouveaux matériaux dérivés du bois, aussi avancés soient-ils sur le plan technologique, n’ont pas de chance de réussir. Une partie de cette mise en marché doit tenir compte du niveau d’effort requis pour l’établissement de comités des codes et des normes.


Épilogue ou prière ? Il existe des possibilités d’application des technologies transformatives aux produits du bois qui sont susceptibles de créer des solutions et de générer des profits. J’espère que dans un avenir assez rapproché, nous pourrons constater comment l’industrie canadienne des produits forestiers s’y est prise pour se réinventer. • Elle a rationalisé et ensuite transformé son secteur des pâtes et papiers pour la production de supports

de communication à base de fibres, d’emballages et de bioproduits évolués. • L’industrie forestière est devenue un producteur net d’énergie. • Afin de complémenter son industrie du bois de sciage d’échelle mondiale, le Canada a mis au point

des systèmes de construction évolués à base de fibres qui sont maintenant devenus des pratiques standards de construction dans les marchés résidentiel et non résidentiel, aussi bien dans le monde industrialisé que dans le monde en développement.

• La demande globale de produits forestiers durables est cinq fois supérieure à ce qu’elle était il y a vingt ans.

• Cette réussite est le fruit d’un effort concerté de l’industrie et des gouvernements, qui ont créé l’environnement financier et fiscal essentiel à la stimulation de la recherche, à l’établissement de partenariats et au développement d’entreprises, qui ont entraîné l’application de ces technologies transformatives.

Remerciements : L’auteur aimerait remercier les personnes suivantes pour leur contribution à cet article :

Forintek Canada: Erol Karacabeyli, Conroy Lum, Paul Morris, Jennifer O’Connor, Chris Gaston

Feric Alex Sinclair Université Laval Alain Cloutier, Tatjana Stevanovich UNB Y.H. Chui, Ian Smith UBC Phil Evans

Tableau 1 : Résumé des possibilités de technologies transformatives à court terme

Espace de temps Technologie « Construire

avec le bois »

« Vivre avec le bois »

REQUIERT DES INVESTISSEMENTS POUR LE DÉVELOPPEMENT,

ALLIÉS À UN MODÈLE D’AFFAIRES POUR LA MISE EN APPLICATION

Maintenant / Court terme

(1-2 ans)

Produit • Bois à copeaux orientés sur presses

thermiques conventionnelles (c.-à-d., la prochaine génération de bois d’ingénierie)

• Bois reconstitué résistant aux insectes, au feu et à l’humidité pour environnement de construction à risque élevé

• Traitement du bois à basse pression avec « super solvants »

• Traitement du bois par la chaleur pour améliorer la stabilité dimensionnelle

• Panneaux à base de fibres, et matériaux non-tissés, à appliquer à des systèmes de construction afin de réduire son et radiation

• « Maison en boîte », prête à être assemblée, pour un assemblage rapide dans les pays en développement

Processus • Détecteurs (proche IR, laser, pour optimiser

le procédé de reconstitution du bois et réduire drastiquement la variabilité.

• Technologie de l’information pour l’optimisation de la chaîne logistique

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Rapport sommaire des ateliers régionaux du Forum du CCIF sur les technologies transformatives – politique des sciences forestières, Mai 2006. .

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Tableau 2 : Résumé des possibilités de technologie transformative à moyen terme


avec le bois »


REQUIERT UNE VISION D’AFFAIRES ET DES INVESTISSEMENTS EN TECHNOLOGIE APPLIQUÉE

Moyen terme

(3-10 ans)

Produit • Systèmes de construction hybrides optimisant la valeur

du bois, de l’acier et du béton o Design pour « remplir » des compartiments de

béton • Enduits à base de nanoparticules/modification des

surfaces pour préserver l’apparence des bois de finition de catégorie supérieure

• Incorporation de détecteurs dans les matériaux dérivés

du bois pour déceler les changements dans les structures de construction, c.-à-d. la pénétration de l’humidité, les variations de température, le pourrissement, l’affaissement

• Propriétés mécaniques améliorées par modification et

compression polymériques • « Collage » de bois pour créer des structures sans

recourir à des connecteurs métalliques, et obtenir des meubles sans colle

Processus • Scie de premier débit à haute vitesse, qui scie en courbe

et transforme la partie extérieure du rondin en flocons, plutôt qu’en copeaux.

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Tableau 3 : Résumé des possibilités de technologie transformative à long terme


avec le bois »


REQUIERT DES INVESTISSEMENTS EN RECHERCHE FONDAMENTALE ET APPLIQUÉE

Long terme (10-20 ans)

• Fragmentation du bois à faible énergie, avec

reconstitution pour obtenir des structures à la fois ultra légères et rigides (combinaison de bio et nanotechnologie)

• Bâtiment 100 % vert, c.-à-d. des structures

entièrement faites de lignocellulose ou de matériaux naturellement dérivés, c.-à-d. structure, connections, isolation, décoration.

• « Collage » de bois pour créer des structures sans

recourir à des connecteurs métalliques, pour le développement de bâtiments recyclables

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B-2 Livre Blanc : Technologies Transformantes — Pâtes et Papiers

LIVRE BLANC SUR LES TECHNOLOGIES TRANSFORMANTES

POUR LES PRODUITS DE PÂTES ET PAPIERS ET LEURS PROCÉDÉS DE FABRICATION

présenté au


par

PAPIER - le Réseau canadien de pâtes et papiers

pour l’innovation en éducation et en recherche

Préparé par R. J. Kerekes et A. Garner SOMMAIRE ANALYTIQUE Le présent Livre blanc examine les technologies transformantes possibles pour le secteur des pâtes et papiers de l’industrie forestière du Canada. Dans la mesure du possible, il met l’accent sur les technologies pour lesquelles le Canada jouit d’un avantage par rapport à ses concurrents. Cette étude porte sur une toute gamme des produits de la forêt, des matières brutes aux produits finis, et elle examine la possibilité d’utiliser diverses technologies transformantes en fonction des objectifs suivants : Pratiques forestières : Nouveaux outils de détection et de surveillance permettant de transformer les techniques de gestion du flux des produits de la forêt, grâce à des connaissances détaillées sur la qualité du bois et des fibres, afin d’augmenter le plus possible les marges de production des produits finis; méthodes de surveillance et d’enregistrement nécessaires pour l’établissement d’une chaîne de possession certifiée pour les produits, de leur production en forêt à leur recyclage, et techniques de sélection des semis et de génomique destinées à obtenir des fibres aux caractéristiques souhaitées. Réduction en pâte chimique : Pâte très renforcée pour la production de qualités de papier léger à base de fibres de résineux boréaux. Réduction en pâte mécanique : Changement de paradigme afin d’obtenir un rendement de pâte mécanique de 80 % avec un procédé de raffinage à faible consistance, combiné à un prétraitement des copeaux pour en extraire des coproduits chimiques de valeur. Fabrication du papier : Papiers à forte charge minérale, liés par des polymères obtenus par bioraffinage. Emballage et nouveaux produits : Contenants moulés, produits composites, textiles, meubles décoratifs, panneautage de construction, papiers bioactifs.


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On a identifié des obstacles d’ordre technique et organisationnel qui s’opposent au développement et à la mise en oeuvre de ces technologies transformantes. 1. INFLUENCES DU MARCHÉ Le secteur des pâtes et papiers de l’industrie forestière fournit une vaste gamme de matières renouvelables et durables qui contribuent au bien-être de l’humanité. Dans la plupart des pays industrialisés, il s’agit d’une industrie importante, qui connaît une croissance rapide dans certaines régions clés du monde développé. Toutefois, au Canada, il est confronté aujourd’hui à des défis de taille, à cause d’un rendement du capital trop faible depuis de nombreuses années; dans certains cas, le taux de réinvestissement a chuté sous le taux de dépréciation. Chacun des trois secteurs de cette industrie, les papiers pour équipements de communication, les emballages et les produits d’hygiène à base de papier sont menacés, d’une façon ou d’une autre. Dans le cas des papiers pour équipements de communication, des nouveaux concurrents utilisant des fibres peu coûteuses produites en plantation, de la main-d'œuvre bon marché et des technologies modernes de fabrication des pâtes et papiers ont changé cette industrie partout dans le monde. Ainsi, on note une érosion des avantages historiques du Canada (fibres de qualité supérieure, abondance de l’énergie et abondance des approvisionnements en eau). On note aussi un déclin de la demande pour certaines qualités de papier à cause de l’utilisation croissante des médias électroniques. Dans le secteur de l’emballage et du conditionnement, on constate que, de plus en plus, les grandes boîtes sont fabriquées à l’étranger; à cette perte de marché s’ajoute une plus grande compétition des industries des sacs de plastique et des contenants de plastique consignés. Dans le secteur des produits l’hygiène, les nouvelles fibres synthétiques superabsorbantes ont remplacé la pâte de bois, en tout ou en partie, dans des produits comme les couches et les serviettes pour incontinents. En plus de ces défis, les coûts de l’énergie se sont accrus notablement, et on ne s’attend pas à ce qu’ils reviennent aux niveaux antérieurs. De plus, il faut tenir compte des pénuries de pétrole attendues. Il y a aussi des problèmes liés à la structure de l’industrie canadienne des pâtes et papiers. Les grandes entreprises qui ont leur siège social au Canada sont relativement petites, par rapport aux grandes entreprises d’envergure mondiale. Habituellement, elles ne font que peu d’activités de R et D à l’interne, malgré leur contribution importante à Paprican. De plus, une portion significative de cette industrie appartient à des grandes multinationales, dont les installations de R et D sont situées à l’extérieur du Canada. Dans cette conjecture, il faut une nouvelle vision pour l’industrie canadienne des pâtes et papiers. Elle doit passer de sa position trop marquée de fournisseur de diverses qualités de produits à celle de chef de file mondial pour le développement de nouveaux produits et marchés basés sur les caractéristiques uniques des fibres canadiennes. De plus, elle doit reconquérir les marchés perdus et relancer les produits délogés par l’arrivée sur le marché des produits de plastique au cours des dernières décennies. La convergence de ces changements nécessaires et de la recrudescence de nouveaux problèmes d’approvisionnement en énergie et en pétrole représente un autre défi, mais elle constitue en même temps une occasion d’affaires unique.


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Dans ce contexte, il semble que les coproduits des pâtes et papiers devraient jouer un rôle important dans la transformation du secteur des pâtes et papiers. La forêt peut redevenir ce qu’elle était avant le développement de l’industrie du pétrole, c’est-à-dire une importante source d’énergie, de produits chimiques et de matières de base pour la fabrication de polymères, en plus de continuer à nous approvisionner en pâtes et papiers. C’est ce qu’on appelle le « bioraffinage », un procédé selon lequel la biomasse est convertie en plusieurs flux de produits comme des fibres, des produits chimiques et de l’énergie, en diverses combinaisons. Ces changements se réaliseront par le développement et la mise en oeuvre de technologies transformantes innovatrices, du milieu forestier aux produits finals et à leur distribution. L’objectif de ce Livre blanc est d’examiner toute une gamme de technologies transformantes pour la réalisation de cet objectif. 2. POSSIBILITÉS TECHNOLOGIQUES POUR LE SECTEUR FORESTIER DU CANADA Introduction Historiquement, la plupart des technologies de base utilisées pour la fabrication des pâtes et papiers étaient ouvertes et accessibles. Ainsi, les nouveaux venus dans cette industrie pouvaient commencer leurs opérations sans devoir recourir à des partenariats avec d’autres entreprises déjà établies, contrairement à ce qui se passe, par exemple, dans l’industrie du pétrole. Donc, en examinant les technologies transformantes, nous devons faire la distinction entre celles qui devraient procurer des avantages généraux à l’industrie papetière du monde entier, et celles qui peuvent donner au Canada des avantages uniques, sinon préférentiels. Sans cette distinction, les technologies transformantes, même si elles sont utiles à l’industrie mondiale, pourraient bien avoir un effet nul sur la position concurrentielle du secteur forestier canadien, voire même, dans certains cas, renforcer nos compétiteurs. Les technologies brevetées sont un moyen qui permet d’obtenir un avantage concurrentiel. Si cela n’est pas possible, comme c’est souvent le cas dans l’industrie papetière, on peut se tourner vers des technologies qui, pour une raison ou une autre, avantagent les entreprises canadiennes par rapport à leurs concurrents. On a noté des cas d’avantages régionaux dus à des technologies qui permettent d’exploiter un avantage naturel peu commun dans les autres pays. Il peut s’agir, par exemple, de technologies de la manipulation de la poix des pins dans le sud des États-Unis, de techniques de développement d’essences d’eucalyptus mieux adaptées aux plantations forestières du Brésil ou de techniques de ségrégation du bois en Nouvelle-Zélande, qui ont permis d’améliorer la compétitivité du secteur des pâtes et papiers de ces pays. Le Livre blanc s’est donné pour but, chaque fois que cela est possible, d’identifier les technologies qui représentent un avantage naturel pour le Canada. Le type d’avantages produit par les technologies transformantes peut varier. Il peut s’agir, par exemple, d’abaisser quelque peu le coût de production de certains produits. À moins que cela puisse se faire par l’application d’une technologie brevetée, et peut-être même dans ce cas, il ne s’agit pas d’une voie prometteuse pour le Canada. Un autre type d’avantage possible est une série d’améliorations par étapes de qualités habituelles de papier. Bien que ce processus soit souhaitable et même nécessaire à court terme, il ne s’agit pas d’une technologie transformante comme telle. Une autre possibilité consiste à fabriquer de nouveaux produits de fibres en utilisant de l’énergie et des agents chimiques coproduits. Il s’agit là d’une des technologies transformantes qui sera examinée dans le présent document, qui doit aussi examiner tous les aspects des technologies des pâtes et papiers.


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3. POSSIBILITÉS D’APPLICATION DE TECHNOLOGIES SPÉCIFIQUES 3.1 La foresterie et les pratiques d’exploitation forestière Il est d’usage de considérer que la production de pâtes et papiers commence à la porte de l’usine. Toutefois, il faut bien reconnaître que c’est la forêt qui est le véritable point de départ de la chaîne d’approvisionnement en fibres. Tous les éléments de la chaîne d’approvisionnement en fibres sont des intrants importants qui déterminent la qualité et le coût des produits de papier. Pourtant, les étapes de l’exploitation forestière et du transport de ces produits comptent pour plus de la moitié des coûts du bois livré à l’usine. Au Canada, on obtient les fibres à partir des forêts naturelles, plutôt qu’à partir de plantations de bois de trituration, comme c’est le cas pour certains concurrents étrangers. De plus, environ la moitié des matières premières traitées par les usines de pâte canadiennes provient de résidus du secteur des produits du bois. Ces divers facteurs sont à l’origine d’une certaine variabilité qui, bien qu’elle soit un peu atténuée par des différences du rapport bois initial/bois final plus petites que celles observées pour les bois du Sud, est souvent nuisible à la qualité du produit. De plus, cette variabilité peut diminuer la valeur de la pâte. Par exemple, la présence de moins de 5 % de fibres à parois très épaisses peut être à l’origine de défauts locaux de surface dans des papiers qui devraient être de qualité supérieure. La grande diversité des essences d’arbres dans les forêts canadiennes pourrait très bien devenir un avantage, plutôt qu’un inconvénient. La sélection des propriétés des fibres des diverses essences (une seule essence ou un mélange d’essences) en fonction des caractéristiques requises pour une meilleure performance pourrait servir de base pour le développement de nouvelles plates-formes de production. Des nouvelles technologies sont nécessaires pour faire face à cette variabilité et pour sélectionner des essences particulières dans une forêt. Il faut aussi des outils rapides pour évaluer les volumes d’arbres sur pied et en grumes, ainsi que des technologies de télédétection pour une meilleure identification de la qualité des peuplements. De la forêt à l’usine, il faut des systèmes de surveillance plus perfectionnés que les codes de barre ou que les systèmes d’identification par radiofréquences (RFID). Ces systèmes devraient utiliser des outils perfectionnés d’analyse d’imagerie et être reliés par modélisation en temps réel de la chaîne de valorisation, afin de maximiser la valeur de la récolte. Dans leur ensemble, ces systèmes constituent une transformation radicale de la gestion du flux des produits du bois, qui devrait créer toute une gamme de nouvelles occasions d’affaires fondées sur une plus grande valeur des produits du bois et du papier qui sont fabriqués. Un deuxième avantage de cette transformation est qu’elle doit permettre la surveillance du bois et des fibres au-delà de l’usine, jusqu’au produit final et à son recyclage. On pourrait ainsi répondre à une demande croissante des consommateurs, qui réclament non seulement des pratiques forestières pouvant être certifiées, mais aussi une chaîne de possession des fibres certifiée. Enfin, bien que la question des pratiques de plantation forestière se situe en dehors du cadre de ce Livre blanc, il faut aborder la question des pratiques forestières requises pour obtenir certaines propriétés souhaitées pour les produits finis, tant pour les composés biochimiques que pour les pâtes et papiers. Cela soulève la question des « forêts fonctionnelles » affectées aux utilisations industrielles, et celle des forêts naturelles réservées aux loisirs, aux habitats fauniques et à d’autres usages. L’un des points chauds est le rôle possible de technologies


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fondées sur la génomique, par exemple, destinées à réduire le nombre d’années requis pour la maturation des arbres dans les régions nordiques ou, ce qui est tout aussi important, à obtenir des fibres à caractéristiques spécifiques, en fonction de leur utilisation finale. En bref, il faut axer les programmes de génomique sur la qualité des produits finis, grâce à une bonne connaissance de l’état des forêts et du fonctionnement des gènes. Les efforts provinciaux de sélection et de replantation en fonction de la descendance exploitent déjà la variabilité naturelle qui existe dans les forêts canadiennes. L’inclusion de paramètres de la qualité du bois comme critères de sélection ferait de ce processus une technologie transformante, grâce aux outils d’évaluation rapides fondés sur la génomique maintenant disponibles. 3.2 La réduction en pâte chimique et les pâtes Il y a environ 50 usines de pâte chimique au Canada, dont environ la moitié sont des usines de pâte commerciale et l’autre moitié, des usines de pâtes et papiers intégrées. Leur production moyenne est d’environ 900 tonnes/jour, ce qui correspond à environ le tiers de celle des nouvelles usines modernes. Environ 25 % de ces usines ont été construites au cours des années 1960, et seulement quatre d’entre elles au cours des 25 dernières années. Il est clair que ces usines sont petites et vétustes par rapport aux grandes usines modernes. L’une des options possibles est de fermer les vieilles usines et de les remplacer par un petit nombre de grandes usines modernes. Dans beaucoup de régions du Canada, les conditions économiques actuelles ne justifient pas cette option ni pour le moment, ni pour l’avenir prévisible. C’est dans ce cadre de travail que nous examinons la question des innovations technologiques. 3.2.1 Innovations des procédés pour les produits actuels Le procédé kraft est un processus très efficace qui nécessite un important apport en capitaux pour la production de fibres très résistantes à partir de copeaux de bois. Toutefois, les deux tiers des coûts sont dus à la régénération des produits chimiques utilisés pour réduire le bois en pâte et à la production de l’énergie requise par le procédé. Il faut améliorer ce procédé et utiliser des innovations technologiques afin de diminuer les coûts de production des produits actuels pour la survie à court terme de ces usines, mais cette stratégie n’est pas viable à long terme. De plus, ces changements ne font pas appel à des technologies transformantes. On pourrait envisager des procédés de réduction en pâte radicalement nouveaux, sans soufre, par exemple la réduction en pâte dans des conditions supercritiques. Ces procédés pourraient être intéressants, notamment dans le contexte de la coproduction de composés biochimiques. Aussi, ces options seront examinées dans le Livre blanc sur les produits biochimiques. 3.2.2 Innovations pour les produits de pâte chimique : Changer les règles du jeu La pâte kraft blanchie de résineux de l’hémisphère nord du Canada est reconnue comme étant la meilleure pâte renforcée du monde. Les papetiers la mélangent à des pâtes moins résistantes et à des matières de charge minérales pour renforcer les papiers, notamment les papiers légers. Ses caractéristiques de renforcement viennent du fait que ses fibres sont longues, fines et fortes. Malheureusement, les prix du marché n’offrent que peu ou pas d’incitants pour cette pâte, parce qu’il existe des substituts adéquats, mais inférieurs. Jusqu’à un certain degré, leur emploi a été rendu possible parce que les qualités de papier sont restées relativement stables. Il est donc temps de changer les règles du jeu.


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Si on fabriquait des papiers notablement plus légers, ou qui comportaient beaucoup plus de matières de charge minérales que les papiers actuels, les fibres boréales fines auraient une valeur ajoutée, et peut-être unique. Nous envisageons la possibilité de fabriquer un papier allégé des deux tiers, au maximum. À cette fin, il combinerait une monocouche de fibres de résineux, utilisée comme support, à une charge à fibres très courtes et de type minéral. Pour de bonnes caractéristiques d’impression, le support ne doit avoir que peu d’effets à l’échelle du diamètre des fibres. De plus, il faut maintenir la rigidité du papier. À cette fin, il faut une pâte ultrarenforcée, qu’on pourrait obtenir en tablant sur la qualité supérieure des fibres de la forêt boréale canadienne et en utilisant des techniques de ségrégation du bois ou de fractionnement des fibres selon leur grosseur, ainsi que des traitements chimiques et mécaniques pour redresser et dégauchir les fibres. Selon un autre concept, on pourrait rajouter en usine des matières de charge minérales dans les fibres de pâte, par exemple en introduisant des matières de charge dans le lumen des fibres ou en y précipitant du carbonate de calcium. Bien entendu, ces technologies ont déjà été explorées, mais on vise leur développement et leur optimisation pour la production des pâtes commerciales, plutôt que dans le cadre plus général des procédés de fabrication du papier. Ainsi, on pourrait produire une pâte à valeur ajoutée pour les papetiers non seulement en éliminant un certain besoin de matières de charge pour la fabrication du papier, mais également par l’utilisation de fibres moins effondrées, qui pourraient augmenter la rigidité des papiers très légers. Bien que ce selon ce concept, on utilise la pâte chimique comme source de fibres de renforcement, il est tout à fait concevable que des pâtes mécaniques obtenues avec certaines essences puissent jouer ce même rôle. Le concept général présenté ici consiste à développer résolument une superpâte renforcée à partir des fibres boréales, afin d’obtenir un papier très léger qui ne soit pas seulement une option, mais qui arrive à s’imposer. Bref, il s’agit de changer les règles du jeu, ni plus ni moins. Même si rien ne garantit la réussite de cette entreprise, en cas de succès, il s’agirait bel et bien d’une technologie transformante. 3.2.3 Réduction en pâte chimique et coproduits (bioraffinage) Le concept du bioraffinage – qui fait appel à la production simultanée d’énergie, de combustibles et de composés biochimiques avec la pâte - est examiné en détail dans les livres blancs sur la bioénergie et sur les produits biochimiques. De l’avis général, les fibres de cellulose devraient continuer à être un important coproduit de bioraffinage, et peut-être même le plus important, au moins pour l’avenir rapproché. Donc, il faut maintenir la qualité de la pâte ou, si celle-ci est dégradée, il faut compenser les pertes de revenus de vente par la production d’énergie ou de produits chimiques. On sait relativement peu de choses sur la quantité de fibres qui peut être retirée du processus et sur l’influence réelle des modifications proposées sur la qualité finale du produit. Il faut tâcher de répondre à ces questions en considérant la pâte de grande qualité comme un coproduit de bioraffinage. Pour ce faire, il y aura sans doute des obstacles à surmonter. Si elle est réalisée, la coproduction de pâte, de composés chimiques et/ou de l’énergie, qui une véritable technologie transformante, est une option très intéressante.


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3.3 La réduction en pâte mécanique et les pâtes Le Canada est un important producteur de pâte mécanique, dont la plus grande partie sert à la fabrication de papier ici même. Ce procédé est intéressant pour le Canada parce que ses fibres boréales se prêtent bien à la réduction en pâte mécanique et qu’il y a de l’énergie hydroélectrique bon marché dans de nombreuses régions du pays. Toutefois, il est probable qu’au cours des années à venir, seulement les usines qui ont accès à l’énergie hydroélectrique ou nucléaire seront compétitives pour la production des diverses qualités de pâte mécanique. Il importe donc de réduire la consommation d’énergie du procédé; étant donné son importance au Canada, cette question est primordiale. 3.3.1 Technologie du procédé mécanique de réduction en pâte Bon nombre d’études ont indiqué l’existence d’un lien très fort entre l’énergie et la qualité de la pâte obtenues par les procédés habituels de réduction du bois en pâte mécanique. Pour cette raison, il semble que des changements substantiels seront nécessaires au niveau du procédé afin d’obtenir d’importantes réductions de la consommation d’énergie. La réalisation de cet objectif n’est pas évidente, mais, puisqu’il faut apporter des exemples concrets, nous présentons ci-dessous une réalisation digne de mention, tout en étant bien conscients qu’il existe d’autres possibilités. Des études récentes semblent indiquer que des réductions de la consommation d’énergie sont possibles si une partie du procédé mécanique de réduction du bois en pâte est effectué à une faible consistance (FC). Jusqu’à ce jour, on n’a utilisé le raffinage FC que comme traitement tertiaire pour le développement des fibres, après les deux premières étapes de raffinage à haute consistance (HC). Il se peut que presque tout le procédé puisse être effectué à faible consistance. Dans ce cas, les copeaux seraient déchiquetés à haute consistance seulement quand il faut les acheminer sous forme de bouillie à travers une série d’appareils de raffinage FC, dont chacun est réglé pour des fonctions spécifiques de déchiquetage et de développement des fibres. Ainsi, au lieu de deux ou trois très grandes usines de raffinage à haute consistance, il est possible d’envisager un nouveau procédé mécanique de réduction en pâte constitué par une série de petites installations de raffinage, dont chacune serait optimisée pour une étape spécifique des processus de déchiquetage et de développement des fibres. Bien que ce concept ne change pas les caractéristiques physiques du procédé mécanique de réduction en pâte, il est probable qu’il rendra possible des améliorations de la qualité et de l’utilisation de l’énergie grâce à des facteurs comme une plus grande homogénéité du procédé et un contrôle beaucoup plus grand, comme celui qui est possible dans les très grandes installations de raffinage à haute consistance, à l’aide de méthodes modernes de régulation des procédés. Une autre option, qui semble même attrayante et probablement plus facile à réaliser, est l’utilisation du raffinage FC avec la pâte « semi-mécanique » décrite dans la section 3.5. Il est clair que les concepts présentés ci-dessus sont encore au stade théorique, mais leur réalisation permettrait d’obtenir un nouveau procédé mécanique de réduction en pâte bien contrôlé, moins énergivore. Il s’agirait d’une véritable technologie transformante.


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3.3.2 Produits de pâte mécanique Actuellement, la plus grande partie de la pâte mécanique est utilisée pour fabriquer de produits de papier à valeur ajoutée relativement faible, par exemple le papier journal, ou, si elle est combinée à de la pâte kraft renforcée, pour fabriquer du papier couché mince. Depuis longtemps, on souhaite améliorer la qualité du papier fabriqué à partir des pâtes mécaniques. Pour atteindre cet objectif, il faut un produit qui répond à des exigences clés comme une blancheur élevée et stable, et une plus grande résistance. Même dans le cas des qualités ordinaires de pâte mécanique, une grande blancheur est souhaitable, et il est probable que cette exigence deviendra encore plus importante au cours des années à venir parce que le papier est en compétition avec des moyens d’affichage électronique qui s’améliorent constamment. Grâce à la recherche, on note d’immenses progrès pour ce qui est de l’accroissement de la blancheur et de la diminution de la perte de blancheur des pâtes mécaniques. Toutefois, ces succès n’ont pas permis d’obtenir des avantages importants sur le marché. D’autres améliorations significatives sont nécessaires pour créer une nouvelle génération de qualités de pâtes mécaniques à valeur ajoutée. Par exemple, une blancheur stable de 90 ISO ou plus serait souhaitable. C’était l’objectif établi il y a seize ans pour le réseau des pâtes de bois mécaniques du Centre d’excellence, et il n’a pas encore été atteint. Cet objectif reste valable, et pour le réaliser sans perte de rendement, il faudrait une véritable technologie transformante.

3.3.3 Réduction en pâte mécanique et bioraffinage Le rendement du procédé actuel de réduction en pâte mécanique de l’ordre de 90 à 95 %. Ce rendement élevé est l’une des principales caractéristiques de ce procédé parce que les matières perdues sont considérées comme des déchets. Toutefois, à mesure que les coûts de l’énergie augmentent, il semble qu’on ne pourra plus justifier l’utilisation de grandes quantités d’énergie électrique requises pour obtenir ce rendement élevé. Un changement de paradigme s’impose. Nous proposons donc un nouveau paradigme : limiter à 80 % le rendement des pâtes mécaniques, avec lesquelles on obtiendrait des coproduits de valeur. À cette fin, on pourrait fabriquer une pâte semi-mécanique obtenue par la préextraction de la plus grande partie de l’hémicellulose, qui servirait à la production de composés biochimiques ou de biocombustibles. Un procédé possible, sur lequel ont porté des travaux récents effectués en France et aux États-Unis, utilise un prétraitement à l’acide oxalique dilué qui réduit de 30 % ou plus la consommation d’énergie pour la réduction en pâte mécanique. Même si d’autres travaux de recherche sont nécessaires, par exemple à cause de formation de problèmes d’entartrage, ce concept semble intéressant. Cette pâte semi-mécanique pourrait être produite dans des usines de raffinage à haute consistance ordinaires, mais, étant donné leur plus faible besoin en énergie, cette solution serait encore plus attrayante pour le raffinage à faible consistance décrit dans la section 3.4. Les pâtes semi-mécaniques décrites ci-dessus pourraient présenter d’autres avantages. L’élimination des résines du bois permet de diminuer ou d’éliminer en même temps les effluents toxiques du procédé mécanique de réduction en pâte. En outre, contrairement au bioraffinage utilisé pour la réduction en pâte kraft, pour la réduction en pâte mécanique, il n’est pas nécessaire de compenser par d’autres sources la réduction de la teneur en énergie due à l’enlèvement des hémicelluloses.


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Même si ces suggestions sont encore d’ordre théorique, il est clair qu’un changement de paradigme, qui vise à diminuer le rendement du procédé de réduction en pâte mécanique et à obtenir simultanément des coproduits de valeur, est un concept digne d’intérêt, qui constituerait une authentique technologie transformante.

3.4 La fabrication du papier et les papiers Les machines à papier du Canada ont tendance à être plus petites et plus anciennes que les nouvelles machines modernes. De nombreuses innovations peuvent améliorer leur performance pour la production des qualités classiques de papier, ce qui est très souhaitable pour la survie à court terme de nos entreprises. Toutefois, des technologies transformantes devraient vraisemblablement être développées pour tirer parti des innovations qui exploitent des avantages propres à nos ressources naturelles. Nous examinons quelques exemples de ces innovations ci-dessous.

3.4.1 Papiers à très forte charge On peut obtenir une grande blancheur par le blanchissement des fibres et par l’emploi d’azurants fluorescents et de matières de charge minérales. Le Canada dispose d’abondantes ressources minérales qui peuvent être utilisées pour la fabrication du papier, par exemple des gisements de calcaire en Ontario et au Québec, qu’on peut utiliser pour la précipitation du carbonate de calcium. Toutefois, il peut y avoir d’autres minéraux convenables pour la fabrication du papier, mais qui n’ont pas encore été découverts. Les recherches de minéraux canadiens pouvant servir à la fabrication des produits de papier pourraient créer de nouvelles occasions d’affaires. Les papiers à teneur élevée en matières de charge minérales ont une faible résistance. Dans le cas des papiers légers, cette résistance est critique et rend souvent nécessaire l’ajout d’un agent adhésif sec, par exemple de l’amidon. Il devrait être possible de produire des agents adhésifs secs dans une bioraffinerie de pâte, ce qui ouvrirait à voie à leur utilisation en très grandes quantités pour la fabrication d’un « papier essentiellement minéral », composé d’un simple support de fibres de pâte. Les grandes quantités d’agents adhésifs secs requises à cette fin pourraient bien provenir des hémicelluloses extraites par le procédé de bioraffinage. À cette fin, il faut résoudre les difficultés mises en évidence par certains chercheurs. Par exemple, l’hémicellulose n’est pas soluble à toutes les valeurs de pH et pourrait ne pas s’adsorber spontanément dans la pâte. Toutefois, il devrait être possible de surmonter ces difficultés par une optimisation chimique de l’hémicellulose extraite dans les usines de pâte afin de faciliter leur incorporation dans le papier. Cette utilisation de l’hémicellulose ou de polymères fabriqués à partir de celle-ci, sous forme d’agents adhésifs secs, résoudrait un autre problème lié à la production des composés biochimiques dans les usines de pâte, qui est de développer des marchés de taille adéquate. Dans cette application, et plus particulièrement dans le cas d’une usine de pâtes et papiers intégrée, il existerait un lien direct entre la production et la consommation des composés biochimiques. On peut envisager l’arrivée d’une nouvelle génération de papiers d’impression utilisant les propriétés supérieures de renforcement des fibres de résineux canadiens, ainsi que de grandes quantités de carbonate ou de sulfate de calcium, liées par des liants polymériques produits dans une bioraffinerie de pâtes. Cet exemple illustre comment on peut combiner diverses technologies de façon synergique afin de créer des technologies transformantes.


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3.4.2 Papiers bioactifs Le domaine des biotechnologies progresse rapidement et ses possibilités sont apparemment illimitées. II devrait donc avoir sa place dans l’industrie papetière pour la mise en œuvre de nouvelles technologies à fonctionnalités inédites, pour la fabrication de produits de papier à valeur ajoutée. Le Canada d’est taillé un rôle de chef de file dans le domaine des papiers bioactifs. SENTINEL, le plus grand réseau de recherche universitaire du monde, a été inauguré en 2005. Il regroupe 24 professeurs dans 10 universités et bénéficie de l’aide du CRSNG, de Paprican et de huit entreprises. Son but est de créer des plates-formes technologiques pour la fabrication de produits de papier destinés à capturer, à détecter et/ou à désactiver des agents pathogènes. Au cours des prochaines années, SENTINEL doit créer des occasions d’affaires uniques pour l’industrie papetière. Toutefois, afin d’exploiter les avancées de la recherche de manière à réaliser des gains économiques, il faut accroître les recherches dans certains secteurs clés, notamment au niveau de l’interface avec les applications, dans le cas des produits de papier. Il est vraisemblable que ces applications devront être réalisées dans le cadre de projets en collaboration regroupant les entreprises, Paprican et les universités. Un exemple de produit possible est un filtre antivirus jetable pour les masques faciaux et les bâtiments. On peut concevoir une pandémie au cours de laquelle on aura vraisemblablement besoin de filtres à l’air à grand volume utilisant des filtres qu’on peut éliminer par incinération après une courte période d’utilisation. Il semble que des filtres en papier seraient tout indiqués pour cette application. Actuellement, SENTINEL effectue des recherches sur des fibres de pâtes à grande surface spécifique, qui peuvent capter des nanoparticules, ainsi que sur des substrats de papier pouvant servir à la détection d’agents pathogènes. 3.5 Les matériaux d’emballage Au cours du siècle dernier, on a observé l’une des plus grandes transformations technologiques de l’industrie papetière dans le secteur de l’emballage et du conditionnement : le développement des boîtes de carton ondulé a permis de remplacer pratiquement toute la production des caisses de bois. C’est un autre changement de paradigme de cette envergure qui est maintenant requis pour transformer l’industrie de l’emballage et du conditionnement. On se perd en conjectures sur les formes que pourrait prendre ce changement dans ce secteur. L’un des objectifs souhaitables pourrait être le remplacement des boîtes et des garnitures de plastique. Les fibres de bois en vrac ont d’excellentes propriétés d’isolation et de protection contre les impacts. On peut les obtenir par le traitement à haute consistance (30 %) de fibres à haut rendement dont on peut améliorer les caractéristiques d’écoulement par l’addition de CMC sodium. Les pâtes produites par les raffineries de pâte mécanique ont une consistance de 30%. On peut envisager un procédé utilisant cette pâte dans un procédé de moulage par injection pour la production de petites boîtes. Bien que certains emballages biodégradables existants soient fabriqués à partir de bouillies de moulage composées de fibres de bois et d’amidon, il y a vraisemblablement d’autres possibilités pour la fabrication des petites boîtes. Il faut trouver des techniques pour la production de fibres de bois résistant mieux à l’absorption d’humidité, tout en restant recyclables.


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Même s’il ne s’agit pas de boîtes complètes, les garnitures pour boîtes à base de papier, destinées à remplacer les garnitures de plastique pour isoler et améliorer la résistance à l’impact des boîtes de carton ondulé, sont un autre produit possible, qui rend l’emballage entièrement recyclable et biodégradable. On peut leur rajouter des fonctionnalités, par exemple en y incorporant des capteurs bioactifs pour la détection de contaminants. Il y a d’autres cibles pour les produits de remplacement du plastique, par exemple les emballages pour liquides et les contenants en plastique consignés. Dans le cas des emballages pour liquides, les pratiques actuelles consistent à combiner le papier à d’autres matières imperméables non cellulosiques, de manière à leur conférer des propriétés de barrière. Un contenant tout en cellulose serait souhaitable; il faudrait inventer une espèce de « papier plastique ». Cette possibilité est examinée dans le Livre blanc sur les produits biochimiques. Pour faire compétition aux contenants en plastique consignés, on pourrait peut-être développer des boîtes de carton ondulé à caractéristiques innovatrices supplémentaires et à grande durabilité, afin de produire des contenants consignés, plutôt que recyclables. Quand ils sont retournés, ces contenants à base de papier pourraient être pliés, plutôt qu’empilés. Il faudra régler certains problèmes comme l’apparition de craquelures dues au pliage au cours de certaines saisons en concevant ou en découvrant de nouveaux composés compatibles avec la cellulose, qui libèrent l’humidité en été et l’absorbent en hiver. Les exemples ci-dessus sont de simples cas d’application d’un concept plus général, le remplacement des plastiques dans le domaine de l’emballage. 4. PRODUITS SANS PAPIER Jusqu’ici, la discussion a porté sur des développements des procédés et de produits classiques de l’industrie des pâtes et papiers. Toutefois, certains nouveaux produits pourraient faire appel à des technologies transformantes beaucoup plus innovatrices. Il est clair que toute discussion à ce sujet reste très hypothétique, mais elle est néanmoins nécessaire aux fins du présent Livre blanc. Voici un certain nombre de suggestions que nous avons notées au cours de discussions. 4.1 Matériaux composites à base de fibres On utilise actuellement les fibres de pâte à papier comme fibres de renforcement dans beaucoup de matériaux composites, par exemple pour renforcer le ciment. Un obstacle apparent limitant leur utilisation comme fibres de renforcement est leur caractère hydrophile. Donc, un procédé qui les rendrait hydrophobes augmenterait leurs utilisations possibles comme fibres de renforcement des matériaux composites. 4.2 Nanocristaux de cellulose Les fibres de bois sont composées de microfibres de cellulose appelées fibrilles, qui sont elles-mêmes constituées d’une sous-structure de cristaux dont les diamètres sont de l’ordre du nanomètre, et qui peuvent être libérés par trituration extrême. Or, ces nanocristaux de cellulose ont des caractéristiques uniques. Étant cristallins et exempts de défauts, ils sont très robustes, et même en quantités minuscules, ils peuvent augmenter de façon substantielle la résistance des matériaux composites. Ils peuvent également avoir d’autres utilisations, par exemple comme agents de gélification dans les liquides.


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Les utilisations possibles des nanocristaux de cellulose dépendent de leur composition et de leurs propriétés, qui varient selon les essences. Il faut mieux définir les propriétés des nanostructures des principales essences canadiennes afin de couvrir toute la gamme des utilisations possibles. 4.3 Fibres pour textiles tissés et non tissés Le marché des matières textiles est énorme, ce qui permet d’envisager la possibilité de vêtements de papier. En effet, on a déjà utilisé le papier à cette fin; on a fabriqué beaucoup de chemises de papier au cours des années 1900, et il y a eu une brève résurgence de la mode des vêtements de papier au cours des années 1960. Aujourd’hui, on utilise les fibres de bois dans certaines matières textiles comme les chiffons, les nappes de table et les chemises d’hôpital. L’une de leurs caractéristiques les plus intéressantes est une grande facilité d’élimination. Les matières ci-dessus sont des textiles non tissés produits par des procédés de fabrication secs ou humides. Une autre solution consiste à utiliser de la pâte de bois pour les textiles tissés. Habituellement, les fibres de bois sont trop courtes pour former des mèches (faisceau continu de fibres obtenu par cardage, utilisé pour le filage), mais certaines fibres canadiennes longues et fines, comme celles du thuya, pourraient présenter des avantages pour notre industrie. De plus, selon certains travaux de recherche récents au Canada, on pourrait filer les fibres de bois mélangées avec une certaine quantité de fibres longues (p. ex. les fibres de lin) à haute consistance (20 %). Un autre procédé possible déjà utilisé pour produire des textiles pourrait connaître un regain d’intérêt et faire l’objet de nouveaux développements. Il consiste à lier des fibres dans du papier, qui est ensuite découpé en minces bandes, et celles-ci sont filées à l’aide de machines textiles modifiées. En fait, ce procédé fait appel à une combinaison des technologies de production des pâtes, des papiers et des textiles. Il était utilisé pour la fabrication de fils et de cordes jetables peu coûteux. De nouveaux développements de cette technologie pourraient donner naissance à une nouvelle génération de textiles à base de fibres de bois. 4.4 Matériaux de construction à base de papier L’important secteur canadien du bois massif produit surtout des matériaux de construction. La mise au point des « bâtiments verts » pourrait créer des synergies entre ce secteur et celui des papiers. On peut utiliser le papier pour la production de matériaux de construction et de meubles légers, portables et voire même jetables. C’est le cas, par exemple, des cloisons autoportantes SOFTWALLMC, un produit décoratif innovateur à base de papier développé par une entreprise de Vancouver, mais fabriqué aux États-Unis – on peut le déplorer. Cette société fabrique aussi des chaises et des tables de style design à partir de fibres de pâte kraft. Il y a d’autres exemples de réussites de produits qui misent sur une conception très innovatrice. Un autre débouché possible pour les fibres bois est l’isolation. Les fibres de cellulose sèche en flocons sont caractérisées par l’une des plus fortes capacités d’isolation, par rapport aux autres matières isolantes. En effet, pendant bien des années, on a utilisé le papier déchiqueté comme isolant ad hoc dans les Prairies. Pendant la crise de l’énergie des années 1970, on a tenté de développer des produits isolants à base de fibres de bois en les traitant avec un composé


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ignifuge et des agents antifongiques. Avec les menaces de pénurie d’énergie qui s’annoncent, il serait opportun de réévaluer l’intérêt de ces usages. 5. OBSTACLES À LA MISE EN OEUVRE i) Toutes les technologies décrites dans ce document sont confrontées à des obstacles

d’ordre technologiques, qui peuvent être surmontés par des travaux de recherche et de développement. L’un des principaux obstacles est le peu d’envergure des ressources de R et D dans les entreprises de pâtes et papiers du Canada.

ii) Des capacités améliorées sont nécessaires pour le développement de nouveaux

produits dans cette industrie. Il faut aussi de nouvelles technologies des procédés pour créer ces nouveaux produits, ainsi que des capacités améliorées pour leur production. Dans les deux cas, cet accroissement des capacités doit toucher une vaste gamme de domaines techniques et non techniques qui suscitaient peu d’intérêt au cours des dernières années, p. ex. la chimie du bois et de la cellulose.

iii) On doit également surmonter des obstacles d’ordre organisationnel de divers types. Il

doit y avoir des échanges entre différents secteurs industriels, par exemple entre les secteurs de l’énergie, des produits chimiques, de la production des aliments et des textiles, et il doit y avoir des interactions entre des industries de cultures différentes (ouverte ou secrète) et de toutes catégories (des petites entreprises naissantes à celles qui offrent des services au niveau mondial)

iv) Certains obstacles sont dus à des questions réglementaires, par exemple l’optimisation

des pratiques forestières visant à tenir compte à la fois des besoins des industries et de ceux de la société.

v) Une mauvaise image publique de l’industrie des pâtes et papiers constitue également un

obstacle à certains égards, parce que souvent, elle nuit au recrutement des personnes les plus qualifiées. De plus, cette mauvaise image peut rendre plus difficile la reconnaissance par le gouvernement des besoins de l’industrie, même si, dans le contexte des fermetures d’usines et des effets économiques négatifs qui s’ensuivent pour les petites communautés, une meilleure compréhension mutuelle est tout à fait indiquée.

REMERCIEMENTS Les auteurs tiennent à remercier pour leur soutien le conseil des directeurs de PAPIER, constitué des directeurs des sept centres des pâtes et papiers du Canada et du vice-président à la recherche et à l’éducation de Paprican, et ils remercient également les personnes ci-dessous, pour leur contribution à l’un des livres blancs (Livre blanc sur les pâtes et papiers et Livre blanc sur les produits biochimiques), ou aux deux : Edgar Acosta, Grant Allen, Chad Bennington, Richard Berry, Clark Binkley, Yaman Boluk, Tom Browne, Malcolm Campbell, Felisa Chan, Guy Dumont, Esteban Chornet, Peter Englezos, Ramin Farnood, Roger Gaudreault, Richard Gratton, Derek Gray, Jean Hamel, George Ionides, François Jetté, John Kadla, Masahiro Kawaji, Tibor Kovacs, George Kubes, Peter Lancaster, Todd MacAllen, Leon Magdzinski, Vankatram Mahendraker, Patrice Mangin, Emma Master, David McDonald, Yonghao Ni, James Olson, Mike Paice, Michael Paleologou, Harshad Pande, Robert Pelton, Ivan Pikulik, Ken Pinder, Doug Reeve, Marc Sabourin, Mohini Sain, Brad Saville, John Schmidt, Malcolm Smith, Paul Stuart, Ted Szabo, Mike Towers, Honghi Tran, Vic Uloth, Adrian van Heiningen, Paul Watson, Ning Yan et Xiao Zhang.


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B-3 Livre Blanc : Technologies Transformantes — Biochimiques

LES TECHNOLOGIES TRANSFORMATIVES DÉDIÉES AUX PRODUITS BIOCHIMIQUES

Présenté au


par PAPIER -

Réseau canadien de pâtes et papiers pour l’innovation en éducation et en recherche

Préparé par : A Garner et R.J. Kerekes

RÉSUMÉ

L’augmentation des prix du pétrole, conjuguée aux préoccupations croissantes concernant la sécurité de l’énergie et les changements climatiques, devrait permettre à la biomasse de se substituer au pétrole, en tant que matière première, pour la production des produits chimiques organiques industriels. Aux États-Unis, on prévoit déjà une substitution du pétrole par la biomasse de l’ordre de 25 % d’ici 2030. La biomasse axée sur les ressources forestières peut servir d’énergie renouvelable pour produire des produits biochimiques dans une « bioraffinerie », qui serait soit une installation autonome, soit une unité intégrée au sein d’une usine de pâtes et papiers existante. Les produits biochimiques obtenus, produits en plus de la pâte et des combustibles, et l’énergie générée par les ressources forestières pourraient potentiellement transformer le secteur canadien des produits de la forêt. Le présent document indique que les technologies transformatrices permettraient d’atteindre cet objectif. Il est possible d’utiliser l’hémicellulose et les composés cellulosiques du bois pour fabriquer les produits chimiques de base d’une grande variété de produits finis; sont notamment visés les produits à fort potentiel commercial, tels que les résines, les polymères et les additifs alimentaires. À titre d’exemple, le plastique pour la construction, produit à partir des polymères, représente un marché mondial similaire, en termes d’ampleur, à celui des produits du papier. De même, il est possible de valoriser la lignine en la transformant en phénols, résines et en de nombreux polymères. Il est possible d’extraire les hémicelluloses des copeaux de bois avant la réduction en pâte. Procéder ainsi tout en préservant la qualité de la pâte à papier est potentiellement intéressant, mais il reste à savoir comment procéder, notamment pour ce qui a trait aux pâtes de bois résineux solides qui sont importantes au Canada. Comparé aux bois de feuillus, les produits dérivés des hémicelluloses de bois résineux n’ont pas fait l’objet d’études très poussées, ce qui en fait une cible toute choisie que le Canada pourrait exploiter. Les produits d’extraction du bois constituent une source prolifique de composés bioactifs qui ont suscité, à ce jour, peu d’intérêt au Canada; ils représentent néanmoins un enjeu important pour


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les nouveaux produits pharmaceutiques et nutraceutiques, et la forêt boréale canadienne en recèle une source toujours inexplorée. Il est possible de produire des fibres fonctionnalisées à trois échelles différentes – macro-, micro- et nanométrique – afin de renforcer le plastique armé. Les nanocristaux de cellulose possèdent aussi des propriétés manifestes en tant qu’agents gélifiants, mais aussi pour le renforcement des plastiques à des concentrations très faibles, ainsi que dans la cosmétique et les peintures. Il reste cependant à perfectionner les technologies utilisées pour isoler et manipuler ces fibres. La ligniculture au Canada permettrait d’alimenter une bioraffinerie avec des espèces spécifiquement élevées pour répondre aux besoins exprimés en matière de produits biochimiques. La technologie génomique, désormais appliquée dans d’autres pays, pourrait être une technologie transformatrice pour la foresterie du Canada. De nouvelles technologies de procédé s’avèrent cependant nécessaires pour ce qui a trait à la séparation et à la purification réalisées dans les bioraffineries alimentées par des déchets ligneux. Ces technologies sont notamment : l’extraction par solvant, la technologie enzymatique et les technologies de séparation des membranes et de la résine. Les voies thermochimiques, telles que la pyrolyse et la gazéification, seront également nécessaires. Les techniques mettant en œuvre du liquide expansé par du gaz et de l’eau sous-critique ou du CO2 supercritique doivent aussi sortir de la sphère du laboratoire pour être appliquées dans les usines biochimiques. Pour résumer, il existe donc bon nombre de nouvelles technologies intelligentes susceptibles d’aider le secteur forestier à se transformer et à faire face aux défis inhérents à la production biochimique. 1. INCIDENCE DU MARCHÉ En Amérique du Nord et en Europe, le recours à la biomasse en lieu et place du pétrole pour assurer la charge d’alimentation suscite un vif intérêt. Cela s’explique par les nouvelles préoccupations liées aux changements climatiques, à la sécurité de l’énergie et aux prix du pétrole. La biomasse est une énergie renouvelable en ce sens que le CO2 qu’elle contient n’est pas comptabilisé comme un gaz à effet de serre : les gouvernements et le Protocole de Kyoto considèrent d’ailleurs que la biomasse ne contribue pas à l’émission de dioxyde de carbone. Les autres inquiétudes concernant la sécurité de l’énergie et le coût croissant du pétrole ont incité les départements américains de l’énergie et de l’agriculture (US DOE & USDA) à se fixer pour objectif de dériver 25% de tous les produits chimiques organiques industriels de la biomasse d’ici 2030. Au Canada, la biomasse générée par les ressources forestières est disponible en grande quantité et constitue une alternative renouvelable biodégradable au pétrole pour ce qui a trait à la production des produits biochimiques. La biomasse agricole, qu’il s’agisse de composants générés à des fins spécifiques ou de déchets, est également présente dans certaines régions du Canada. Même s’il est vrai que la biomasse forestière implique généralement des coûts inférieurs et qu’elle s’avère plus rapidement disponible que la biomasse agricole, il n’en demeure pas moins que les deux sources peuvent être utilisées pour fabriquer des produits biochimiques. Outre ces facteurs, le secteur canadien des pâtes et papiers doit actuellement faire face à la concurrence acharnée des nouvelles grandes fabriques qui transforment le bois des plantations tropicales. Les coûts de production de ces compétiteurs sont bien inférieurs à ceux en vigueur


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au Canada. Il est par conséquent nécessaire de dériver davantage de valeur des usines de fibre classiques du Canada. Le développement de la bioraffinerie - qu’il s’agisse d’une usine autonome ou d’une installation intégrée à une usine de pâtes et papiers - en vue de fabriquer, outre des pâtes, des produits biochimiques et/ou des biocombustibles, est de plus en plus considérée comme une idée prometteuse qu’il est temps de concrétiser. S’agissant du concept, la bioraffinerie ou l’usine de pâtes pourrait produire trois coproduits majeurs à partir du bois : de la fibre pour les produits à base de papier; de l’énergie, sous la forme d’électricité, de chaleur et de combustibles liquides; et des coproduits biochimiques, tels que les produits chimiques utilitaires et spéciaux ainsi que les produits pharmaceutiques. Les informations détaillées concernant le concept global de bioraffinerie et les produits bioénergétiques sont présentées dans un livre blanc connexe traitant de la bioénergie. Il reste encore à étoffer et à développer en profondeur la plupart des technologies de transformation qui devront être mises en œuvre au sein de la bioraffinerie. Le concept général n’est cependant pas nouveau. Jusqu’au milieu du 20e siècle, la forêt a fourni la matière première nécessaire à la fabrication d’une grande quantité de produits chimiques, ce par le biais du procédé de fabrication qui prévalait à l’époque : la cuisson au bisulfite. Depuis, le procédé kraft a pris le relais et s’est imposé en tant que principale technique de réduction en pâte. Le faible coût du pétrole de l’époque signifiait que les produits pétrochimiques étaient en mesure de remplacer bon nombre des coproduits biochimiques basés sur le bois et fabriqués auparavant avec un procédé au sulfite. La production des produits biochimiques dans les usines kraft n’a jamais vraiment pu commencer, car le pétrole était encore une matière première peu coûteuse. Le présent document décrit certains des produits biochimiques potentiels les plus prometteurs, ainsi que les procédés permettant de les fabriquer en utilisant le bois comme matière première, le pétrole étant désormais plus onéreux. 2. POSSIBILITÉS – CONSIDÉRATIONS D’ORDRE GÉNÉRAL Les États-Unis et le Canada ont récemment mis au point une feuille de route concernant le concept de bioraffinerie en vue de produire des fibres, de l’énergie et des produits biochimiques commercialisables. Bien que la production autonome des produits biochimiques soit appelée à prédominer à l’avenir, à moyen terme, il est probable qu’au Canada, les bioraffineries voient le jour au sein d’une usine de pâtes et papiers existante, et que, au stade préliminaire, les nouvelles technologies requises se développent par le biais de la fabrication de coproduits avec de la pâte de bois. La bioraffinerie transformerait en produits commercialisables les composés de la biomasse sous-utilisés, tels que l’hémicellulose, la lignine, les produits d’extraction du bois, les déchets de bois, ainsi que les résidus forestiers actuellement non utilisés et les effluents d’usine. Ce livre blanc est dédié aux produits biochimiques; un autre document abordera la bioénergie générée par les bioraffineries. Il existe une gamme étendue de produits chimiques potentiels, à savoir : les produits chimiques utilitaires, tels que le formaldéhyde; les composants chimiques de base, tels que le phénol ou l’acide lactique; les édulcorants, tels que le xylitol ou les arômes comme la vanille; et les produits pharmaceutiques, tels que l’antioxydant proanthocyanidine ou le taxol, substance anticancéreuse. En règle générale, la valeur d’un produit est inversement proportionnelle à la taille d’équilibre du marché de ce produit. Le marché des produits de grande valeur peut être facilement saturé,


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tandis que les produits chimiques utilitaires et les composés chimiques de base (ainsi que les carburants de transport) bénéficient d’une demande importante sur le marché. Tout produit nouvellement élaboré devra par conséquent trouver sa place dans ce schéma et être compétitif, qu’il s’agisse de prix ou de protection exclusive. Les changements affectant l’utilisation répandue des produits chimiques (et des combustibles) impliquent, par nature, un fléchissement de l’économie des hydrocarbures au profit de l’économie des hydrates de carbone et de la lignine. Les hydrates de carbone de la biomasse, comme le Cn(H2O)n, sont des composés « fonctionnalisés par oxygène », tandis que les hydrocarbures pétroliers, le CnH2n+2 par exemple, ne le sont pas. Dans bien des cas, il est nécessaire de soumettre les hydrocarbures à un traitement oxydant coûteux pour pouvoir produire des produits chimiques, ce qui n’est pas le cas avec les hydrates de carbone. Cela implique de nouvelles opportunités intéressantes, car la composition intrinsèque et la structure des matières premières de la biomasse permettent de réduire les coûts inhérents à la catalyse et à la synthèse, comparativement aux matières premières courantes du pétrole. Par ailleurs, la biomasse peut s’avérer très hétérogène. Certains produits biochimiques et leur procédé exigent un niveau élevé d’homogénéité que les nouvelles technologies se devront de satisfaire. 3. POSSIBILITÉS CONCERNANT LES PRODUITS Certains produits biochimiques sont déjà fabriqués à partir du bois. Ceux-ci incluent des dérivés cellulosiques issus des pâtes de transformation chimique obtenues par cuisson au bisulfite, tels que : la rayonne viscose; les emballages de cellophane ou la rayonne pour pneus; les esters cellulosiques, tels que les acétates, butyrates et nitrates des membranes, filtres et pellicules; et les esters de cellulose, comme la méthylcellulose et la carboxyméthylcellulose utilisées dans les détergents, les peintures au latex et les produits alimentaires. Le procédé kraft permet de fabriquer des produits comme le tallöl et le terpène. Les colophanes de bois sont extraites des souches d’arbre, et un certain nombre de produits pharmaceutiques est extrait de l’écorce ou des nœuds des arbres. Il ne s’agit que de quelques exemples de produits actuels. À l’avenir, la bioraffinerie pourra devenir la source principale de bien d’autres produits chimiques industriels, produits chimiques spéciaux, produits pharmaceutiques et nutraceutiques.

3.1 Produits chimiques industriels à partir des arbres

Les principaux composants de la biomasse lignocellulosique comprennent la cellulose (38 à 48%), l’hémicellulose (15 à 44%), la lignine (15 à 25%) et les produits d’extraction du bois (5 à 14%). Leurs caractéristiques générales et leur utilisation potentielle pour la fabrication des produits biochimiques à partir des arbres sont présentées succinctement dans les paragraphes ci-dessous. 3.1.1 Produits chimiques à base de cellulose Le polymère de glucose hautement cristallin est le principal constituant structural de l’arbre. Sa forme cristalline résiste assez bien à la conversion biochimique réalisée avec des enzymes, et contribue, en outre, à sa valeur en raison des fibres de pâte à papier chimiques et de ses composants, microfibrilles et nanocristaux plus petits. La cellulose peut être transformée en carburant à l’éthanol, mais à l’heure actuelle, les prix du marché de la pâte de bois par rapport à


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ceux de l’éthanol ne justifient pas la transformation de la cellulose de bois de haute qualité en combustible, notamment en raison de la présence concurrentielle de l’éthanol dérivé de l’amidon de maïs. D’autre part, il serait possible d’utiliser des déchets de bois à fibre cellulosique et le bois des forêts de plantation à croissance rapide pour élaborer de nouveaux produits biochimiques. Un certain nombre de produits chimiques issus de la plate-forme de bioconversion du sucre, et énumérés dans le paragraphe ci-dessous, a été proposé à partir du glucose de cellulose. Il se peut également qu’il y ait un regain d’intérêt pour la transformation chimique conventionnelle des pâtes pour dissolution en viscose, ainsi que celle d’un large éventail de produits cellulosiques connexes. 3.1.2 Produits chimiques à base d’hémicelluloses À titre de comparaison, les hémicelluloses sont des polymères non cristallins des sucres C5 et C6, et en tant que tels, ils suscitent le plus d’intérêt lorsqu’il est question de matières premières dévolues à la fabrication des produits biochimiques. Ces sucres, notamment les hexosanes C6, peuvent être transformés en produits chimiques, qui sont des éléments constitutifs nécessaires à la fabrication des polymères, ainsi qu’en combustibles, tel que l’éthanol. L’éthanol avec indice d’octane a l’avantage d’être positionné sur un marché pratiquement illimité. D’autre part, les produits chimiques constitutifs requièrent non seulement des technologies, mais aussi un élargissement du marché afin d’y trouver une place à valeur ajoutée stratégique en vue de faire face, dans de bonnes conditions, à la concurrence des produits pétrochimiques. Douze éléments constitutifs chimiques pouvant être dérivés des plates-formes de sucres issus de la biomasse ont été identifiés par le département de l’énergie américain. Ces éléments constitutifs sont les suivants : Les diacides 1,4 (succinique, fumarique malique), l’acide furan-2,5 dicarboxylique, l’acide 3-hydroxypropionique, l’acide aspartique, l’acide glucarique, l’acide glutamique, l’acide itaconique, l’acide lévulinique, l’hydroxybutyrolactone 3, le glycérol, le sorbitol et le xylitol/arabinitol. Ces molécules ont été choisies principalement en raison de leur rôle potentiel d’intermédiaires pour la fabrication de produits bénéficiant d’un marché étendu, tels que les résines, les polymères et les additifs alimentaires. L’alcool furfurylique est un autre produit chimique à base d’hémicellulose qu’il est possible de transformer en colle pour les produits ligneux. Les forêts du Canada renferment des résineux et certains feuillus, les deux étant souvent présents dans des forêts mixtes. Les bois de feuillus, à l’instar des autres phytomasses, ont des niveaux d’hémicellulose supérieurs (25-35%) à ceux des arbres résineux. Les feuillus sont également plus riches en sucres pentosane C5 (désignés sous le nom de xylanes), qui sont des sucres plus rapidement extractibles, que les bois résineux dans lesquels les sucres hexosanes C6 (désignés mannanes) prédominent. Les xylanes peuvent par exemple être utilisés comme matières premières conjointement avec les produits pétrochimiques pour fabriquer des polymères. On peut également les utiliser pour produire un édulcorant anticarieux appelé xylitol. L’hémicellulose elle-même, modifiée comme il se doit, est un liant prometteur pour l’industrie du papier qui devrait être compétitif en termes de coût face aux amidons ou aux adjuvants pétrochimiques en partie humides utilisés aujourd’hui. Cette application de l’hémicellulose est abordée plus en détails dans un livre blanc portant sur les technologies de transformation des pâtes et papiers. L’hémicellulose trouve sa place dans de nombreuses applications


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biomédicales et pharmaceutiques, telles que les hydrogels et la libération contrôlée des médicaments. Les xylanes tirés du bois de feuillus, plutôt que les glucomannanes tirés du bois résineux, ont été l’objet essentiel de nombreux travaux de développement portant sur des produits à base d’hémicellulose effectués à ce jour. Cela laisse penser qu’au Canada, pays réputé pour ses bois résineux, il est opportun de développer des procédés et des produits basés sur les hémicelluloses contenant des mannanes C6. Bon nombre de nouvelles gammes de produits prometteuses pourraient être développées en utilisant des hémicelluloses extraites avant le procédé de réduction en pâte (tel qu’abordé dans le paragraphe 4.4.2), notamment dans les usines de pâtes de bois résineux plus petites mais néanmoins polyvalentes du Canada.

1.1.3 Produits chimiques issus de la lignine

La lignine a un pouvoir calorifique élevé dont les usines de pâtes chimiques sont tributaires pour leur énergie. L’une des premières étapes à suivre pour convertir une usine de pâtes et papiers en bioraffinerie serait de mettre le combustible fossile, utilisé dans les chaudières et séchoirs, avec des résidus forestiers de qualité inférieure ou avec de la lignine précipitée. Toute autre lignine excédentaire pourrait être gazéifiée ou transformée en carburant de transport, comme indiqué dans le livre blanc traitant de la bioénergie. De manière générale, la lignine est sous-utilisée en tant que matière première biochimique. L’un des produits actuels basé sur la lignine est le ligninesulfonate dérivé du procédé au sulfite et obtenu par sulfonation de la thiolignine. Il est possible de le transformer en phénols, en résines thermodurcissables, en mousse de polyuréthane, en polyols et en d’autres produits polymériques biodégradables. La lignine issue des fabriques de pâte kraft est transformée en produits de fibre de carbone et de carbone activé. Les fractions de masse moléculaire plus faibles de certaines lignines sont riches en phénols et ont des propriétés antioxydantes qui permettent de lutter efficacement contre les radicaux libres. En règle générale, l’inhomogénéité, les impuretés et la structure chimique complexe font de la lignine un enjeu pour la transformation chimique; le type d’enjeu qui pourrait justement stimuler la production des produits exclusifs plutôt que celle des produits courants.

1.1.4 Produits chimiques issus des produits d’extraction du bois

Le tallöl et les autres produits d’extraction du bois sont déjà collectés après la cuisson du kraft. Cependant, une gamme de produits chimiques bien plus étendue pourrait être fabriquée à partir du bois et des résidus forestiers. Les écorces contiennent une grande variété de flavonoïdes dont beaucoup sont réputés pour leurs bienfaits sur la santé. La quercétine permet par exemple de réduire les risques de diabète. Les procyanidines possèdent également des propriétés antioxydantes et peuvent être consommées par l’homme. Les anthocyanidines ont démontré des propriétés qui permettraient de protéger les yeux contre les effets de la cataracte. Enfin, la naringénine est connue pour ses propriétés anticancéreuses. Les nœuds des arbres constituent une source très riche en lignanes qui sont des phytoestrogènes possédant également des propriétés anticancéreuses. Les lignanes dérivées des arbres ont reçu une approbation en tant que complément alimentaire aux États-Unis. En raison de leur abondance, il serait probablement meilleur marché de fabriquer ces produits phytochimiques à partir des arbres plutôt qu’à partir des sources agricoles.


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Les feuillages constituent aussi une source de produits chimiques exotiques, tels que la chlorophylle, les caroténoïdes, les huiles essentielles et les protéines de feuille. À ce jour, les coûts liés à la collecte, les limites technologiques et les marchés à faible densité ont contribué à limiter les opportunités commerciales des produits de l’extraction du bois à ceux dotés d’une valeur élevée et d’une exclusivité. Aucune étude approfondie n’a été menée sur la gamme complète de produits chimiques que l’on pourrait produire à partir des espèces de bois présentant un intérêt spécifique pour le Canada.

1.2 Les produits bioplastiques

Le développement des polymères biodégradables en vue de remplacer les plastiques pétrochimiques traditionnels suscite un vif intérêt à l’échelle mondiale. L’un des produits bioplastiques qui a le plus retenu l’attention est l’acide polylactique, déjà fabriqué à hauteur d’un million de kilogrammes aux États-Unis. Il est produit par fermentation du dextrose de maïs et est utilisé pour fabriquer des emballages, des solvants, des revêtements, des films, de l’antigel et des détergents. Ce type de produits chimiques issus de plate-forme bioplastique devrait aussi, dans un avenir proche, être fabriqué en volumes compétitifs à partir des sucres dérivés des arbres. Les polyhydroxyalcanoates (PHA) possèdent les propriétés thermoplastiques et élastiques requises pour fabriquer des produits bioplastiques. L’une des formes courantes du PHA, désignée acide 3-hydroxybutirate (PHB), est produite par des bactéries dans les installations de traitement d’effluents par boues activées des usines de pâtes et papiers. Ces effluents ont une composition chimique idéale pour la production de PHB. Les bactéries transforment la biomasse boueuse en plastique biodégradable. Les étapes d’extraction requises ont rendu le PHB bactérien trop coûteux dans le passé, mais un procédé de fermentation du PHB a été commercialisé récemment, ce qui indique qu’il est possible de le produire à des coûts inférieurs. La biomasse boueuse des usines de pâtes peut se révéler être une source de bioplastique bon marché et très intéressante. Les produits finis incluent les contenants alimentaires, les bouteilles en plastique, les emballages, les produits médicaux et même le papier couché, autrement dit de nombreuses ressources qui font actuellement appel aux polymères à base de pétrole. Certains exemples de polymères fabriqués à partir des éléments constitutifs dérivés de l’hémicellulose, tels que décrits dans le paragraphe 3.1.2, incluent un polyester exclusif fabriqué à partir du 1,3-propanediol, des polyesters hyper-ramifiés fabriqués par des diacides réactifs avec des sucres, un nouveau mélange à mouler en feuilles polyester biogénique et un antigel non toxique, le 1,2 propylène diol. La production de l’acide lévulinique constitutif est en cours de commercialisation; grâce à cet acide, une large gamme de produits peut être fabriquée : résines époxydes, polyesters, solvants, allonges d’essence, plastifiants, produits médicinaux, cosmétiques et arômes. Outre les bioplastiques à base d’hémicellulose énoncés ci-dessus, il est possible de fabriquer des articles cellulosiques et des copolymères cellulosiques qui sont des produits biodégradables et de plus en plus économiques. Les nouveaux dérivés cellulosiques et les copolymères cellulosiques fonctionnalisés pourraient servir à élaborer des bioplastiques à rendement intelligent pour de nouvelles applications exclusives dans les revêtements, membranes et films réceptifs aux stimuli et doués d’une capacité de biodétection.


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1.3 Produits pharmaceutiques et nutraceutiques

Voilà longtemps que l’on extrait de nombreux produits pharmaceutiques et nutraceutiques du bois des forêts tropicales. La quinine, un alcaloïde antipaludique, est l’un des produits précurseurs le mieux connu. En revanche, la forêt boréale est restée peu explorée en tant que source potentielle de ces produits. Elle est pourtant réputée pour avoir son propre réservoir de composés bioactifs, réservoir que l’on commence à sonder. Le taxol, un produit anticancéreux, et le stérol, qui est utilisé pour faire baisser le taux de cholestérol, sont deux exemples bien connus assez récents. Il semble que les nouveaux produits pharmaceutiques et nutraceutiques encore inexplorés que recèle la forêt boréale canadienne présentent une réelle opportunité. Une démarche plurielle réunissant des botanistes, des biochimistes et des ingénieurs est cependant nécessaire pour exploiter méthodiquement cette opportunité.

1.4 Fibres de cellulose fonctionnalisées et nanocristaux

Les fibres utilisées dans les produits de papier classiques mesurent entre 1 et 3 mm de long et ont un diamètre d’environ 30 micromètres. Ces macro-fibres naturelles comportent des fibres de microfibrilles de sous-structure ayant un diamètre d’un micromètre, lesquelles à leur tour sont composées de nanocristaux de cellulose ayant des diamètres inférieurs à 0,01 micromètre (10 nanomètres). Alors que les macro-fibres sont largement utilisées dans le papier, les propriétés extraordinaires des microfibrilles et des nanocristaux cellulosiques restent peu exploitées dans les produits actuels. Les fibres de cellulose de l’ordre du macro-, micro- ou nanomètre peuvent être fonctionnalisées afin de renforcer les biocomposites de plastique utilisés dans tout l’éventail d’applications actuelles dédiées aux produits en plastique. Le coût plus faible des fibres cellulosiques (un quart du coût des produits en plastique courant) et leurs fonctionnalités améliorées permettraient de les intégrer au marché mondial annuel du plastique armé qui s’élève à 150 millions de $. Les micro- et macro-fibres ligneuses sont également meilleur marché et constituent une alternative plus saine à la fibre de verre, fibre de renfort des produits plastiques couramment utilisés aujourd’hui. À une échelle plus petite, les nanocristaux de cellulose permettent d’améliorer la résistance de certains matériaux de manière extraordinaire, et représentent une alternative aux nanotubes de carbone. L’extraction commerciale de ces nanocristaux de cellulose permettrait de les utiliser dans une plage étendue de produits ainsi que dans ceux mentionnés plus haut. À titre d’exemple, ils pourraient servir de gélifiants dans l’industrie alimentaire et dans le mastic à greffer, d’agents de renforcement pour les bouteilles en plastique, et de colorants dans la cosmétique et les peintures. Ces produits représentatifs tirent profit de l’agencement par phase liquide et des microstructures impeccables de ces remarquables produits de la nature. 4. POSSIBILITÉS : OPTIONS DE PROCÉDÉ

1.1 Matières premières forestières

Les forêts canadiennes possèdent de réels atouts en ce qui a trait aux matières premières issues de la biomasse. Les forêts naturelles immenses sont exploitées selon des méthodes viables et les résidus non exploités foisonnent. Par rapport aux sources agricoles, la logistique associée à la plantation, à la récolte, au transport et au stockage est plus simple et peut s’avérer meilleur marché; et la grande variété d’espèces et les conditions de végétation au Canada permettent de fabriquer un très large éventail de produits fibreux issus du bois. Comme


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on l’admet plus justement dans le secteur des produits de papier et de bois traditionnel, les usines les plus viables sont celles qui sont idéalement adaptées à la qualité du bois local. Le boisement des terres agricoles peu productives à l’aide de peupliers hybrides et de mélèzes par exemple, commence à prendre de l’ampleur au Canada. Comme dans le cas des terres agricoles, il est possible d’appliquer la technologie génomique aux plantations afin de sélectionner ou de concevoir des arbres parfaits qui permettront d’obtenir les propriétés voulues quant au produit fini. Cette approche est déjà mise en œuvre dans les activités forestières à travers le monde. Mais c’est au Canada que les capacités de transformation de cette technologie seraient les plus spectaculaires.

1.2 Options de procédé Dans les raffineries de pétrole, la distillation est la technologie de séparation et de purification prédominante; dans une raffinerie de biomasse, d’autres procédés seront nécessaires pour traiter la matière première qui est plus hétérogène. Ceux-ci incluent l’extraction par solvant, les méthodes enzymatiques biochimiques et les techniques de séparation des membranes et de la résine. Les procédés thermochimiques (haute température), tels que la gazéification et la pyrolyse rapide, occuperont également une place de choix, principalement pour les combustibles, mais ils présentent aussi des opportunités pour les coproduits chimiques. Les progrès considérables réalisés dans les domaines biotechnologiques de la génomique et de la protéomique ont pavé le chemin des voies biochimiques pour ce qui a trait à l’isolation, à l’extraction et au traitement des produits chimiques tirés du bois à l’aide des enzymes. Cette approche a été éprouvée par l’industrie pharmaceutique, et est désormais plus largement utilisée dans le secteur agro-alimentaire. La technologie enzymatique est prête à être exploitée à une échelle industrielle plus grande. Les usines de pâtes et papiers utilisent actuellement les enzymes pour le blanchiment et le nettoyage à l’eau blanche. Il reste à découvrir de nombreuses autres applications non énergétiques pour l’extraction ou la synthèse biochimique à l’aide d’enzymes. Les techniques de criblage rapide et la découverte ingénieuse de gènes permettront, petit à petit, de mettre au jour les biocatalyseurs enzymatiques hautement spécifiques en mesure de réaliser les miracles biochimiques attendus. Les technologies d’extraction chimique les plus innovantes incluent notamment celles qui mettent en œuvre des liquides expansés par du gaz ou de l’eau sous-critique et du CO2 supercritique. Elles sont en grande partie confinées dans des laboratoires et limitées à l’échelle préindustrielle, mais elles augurent de bonnes choses à l’échelle industrielle en raison de leur sélectivité élevée, des vitesses de réaction élevées et des exigences chimiques minimales. La réduction en pâte avec du CO2 supercritique serait même envisageable. Les défis techniques abondent dans les domaines tels que les matériaux de construction et le contrôle opérationnel, mais la réussite pourrait se traduire par une véritable opportunité transformationnelle pour les raffineries dédiées à la biomasse. S’agissant des options de procédés dans le contexte canadien, il faut noter que la plupart des fabriques de pâte kraft du Canada sont petites par rapport aux normes internationales, et bien que cela soit un handicap pour résister à la concurrence qui sévit dans le domaine de la production de fibres à bas coût, cela se révèle être un atout lorsqu’il est question de fabriquer des coproduits chimiques. Les usines de moindre ampleur peuvent faire preuve de flexibilité, notamment lorsqu’il s’agit d’alterner entre production de fibres et fabrication de produits chimiques en fonction des conditions du marché, ce qui n’est pas forcément possible ou justifiable avec les grandes usines de pâtes et papiers.


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1.3 Coproduits fabriqués dans les usines de pâtes et papiers

Il se peut que les possibilités les plus prometteuses du développement biochimique se concrétisent avec le concours des nouvelles technologies de traitement résultant des applications bioénergétiques. Les usines de pâtes et papiers offrent aussi de bonnes opportunités. L’un des avantages de la bioraffinerie de pâtes et papiers est qu’elle peut évoluer en ajoutant de nouvelles gammes de produits aux installations existantes qui disposent déjà de l’infrastructure nécessaire pour traiter des copeaux de bois et d’autres déchets de bois. Bien évidemment, pour une bioraffinerie, l’exigence fondamentale consistera à conserver une qualité de pâte acceptable.

1.3.1 Coproduits et réduction en pâte chimique

Le procédé kraft est un traitement alcalin à haute température qui prévaut sur toutes les autres méthodes de réduction en pâte en raison de sa sélectivité. Cependant, il dégrade quelque peu le matériau hémicellulosique, et, dans une liqueur résiduaire complexe riche en composés sulfurés, complique son retrait et le rend moins exploitable. Les autres méthodes, telles que le procédé à la soude (AQ) ou à l’éthanol, se limitent généralement aux opérations impliquant les bois feuillus ou à haut rendement lorsque la sélectivité ou la résistance de la pâte est moins critique. La réduction sans soufre associée à la sélectivité du kraft demeure un objectif difficile à atteindre qui serait véritablement transformateur, en ce sens que la technologie requise par de nombreuses options de coproduits serait grandement simplifiée. Cela ouvrirait par exemple la voie à la gazéification économique de la liqueur noire, et simplifierait énormément la récupération des produits chimiques inorganiques issus de la réduction. Plusieurs options sont envisageables pour surmonter le problème lié au soufre, mais une option séduisante consiste en la préextraction de l’hémicellulose des copeaux de bois avant la mise en œuvre du procédé kraft, tel que décrit dans le paragraphe suivant. On a allégué que cela pouvait se faire sans compromettre la qualité de la pâte. Reste cependant à le démontrer intégralement en laboratoire et à l’échelle préindustrielle, ce pour un éventail de technologies d’extraction, et notamment avec les bois résineux canadiens pour lesquels les propriétés de résistance de la pâte sont les plus critiques.

4.3.2 Méthodes d’extraction des hémicelluloses appliquées dans les usines de pâtes et papiers

Les méthodes de prétraitement optimisé appliquées avant la réduction en pâte chimique constituent la solution la plus probable pour amorcer la transformation d’une usine de pâte kraft en bioraffinerie. Les enjeux techniques clés résident ici dans l’extraction sélective de l’hémicellulose des copeaux de bois sans dégrader le composant cellulosique de la fibre utilisée pour la fabrication du papier. Il est possible d’extraire l’hémicellulose des matières lignocellulosiques en appliquant une technique d’extraction à l’eau chaude, alcaline, à l’acide ou au solvant. Certaines de ces méthodes ont été utilisées pour fournir les matières premières fermentescibles nécessaires à la production d’éthanol, mais il arrive qu’elles ne soient pas suffisamment sélectives si la pâte de catégorie papier est un coproduit, ce en raison de la dégradation de la cellulose. D’autres permettent d’extraire trop peu d’hémicellulose dans une concentration trop faible. De nouvelles


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recherches qui permettraient de trouver la technique de prétraitement idéale utilisable avant le procédé kraft s’imposent donc. Notons que deux types de produits présentent un intérêt : Le premier concerne l’hémicellulose polymérique, tandis que le second vise les sucres simples qui ne sont pas concernés par un usage en tant que polymère. Les usines de réduction en pâte mécanique intégrées occupent un grand segment de l’industrie des pâtes et papiers canadienne. Ainsi, le concept de bioraffinerie appliqué à la réduction en pâte mécanique suscite un intérêt particulier au Canada. Il n’a pas été beaucoup pris en compte à ce jour, mais le potentiel des coproduits de valeur et la promesse d’une consommation électrique plus faible feraient de cette technologie une technologie de transformation. Dans ce cas aussi, le prétraitement, éventuellement avec extraction des hémicelluloses par hydrolyse acide, peut s’avérer être un procédé utilisable. 4.3.3 Extraction de la lignine Il est possible d’extraire la lignine de la lessive de cuisson du kraft par ultrafiltration ou précipitation, puis de la laver avant la combustion ou la conversion chimique. Naturellement, le contenu énergétique d’une lignine qui est déchargée de la chaudière de récupération devra être compensé par un rendement accru ou en brûlant des déchets supplémentaires issus de la biomasse.

1.4 Usines biochimiques spécialisées

Les usines biochimiques spécialisées incarneront la meilleure solution pour certaines matières premières et certains produits, et pourraient bien prédominer à l’avenir. Elles seront plus adaptées aux matières premières agricoles et à celles issues de la plantation, car celles-ci peuvent s’ajuster au produit. Une matière très homogène simplifierait grandement la transformabilité et élargirait les options de traitement, notamment avec des voies bio- et thermochimiques où le manque d’uniformité peut constituer un obstacle. 5. OBSTACLES À LA MISE EN ŒUVRE 5. 1 Pratiquement toutes les technologies énoncées dans ce document sont des

technologies de transformation, mais il reste à surmonter de nombreux obstacles techniques par le biais de travaux de développement de produits et de procédés techniques et scientifiques au niveau du laboratoire et de l’échelle préindustrielle et commerciale. Les technologies suscitant un intérêt particulier pour le Canada sont celles liées à la nature et aux propriétés des espèces d’arbre canadiennes. Il est nécessaire de savoir comment créer une nouvelle gamme de produits biochimiques étendue à partir des résidus des scieries et des forêts tout en continuant de fournir les meilleures pâtes de bois résineux au monde : apprendre comment intégrer la fabrication des bioproduits à la fabrication actuelle des pâtes et papiers est le défi le plus ardu. La méconnaissance de la composition chimique des fibres et la variabilité des matières premières sont deux préoccupations techniques importantes. Comment optimiser au mieux la création de valeur avec la forêt canadienne est le facteur sous-jacent.

5.2 Les défis relatifs à l’organisation incluent les interactions entre, d’une part, les

secteurs industriels - tels que l’énergie, l’agro-alimentaire, les textiles et les produits pharmaceutiques - et le secteur des produits forestiers, et, d’autre part, entre les entreprises ayant des cultures et des échelles de production très différentes. Les


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entreprises de produits forestiers devront élargir leur rayon d’action afin d’inclure un éventail de produits qui soit plus exclusif. Impliquer la force de l’entreprenariat de moindre ampleur dans le développement de produits est également un point important. Stimuler la coentreprise innovante au sein des complexes de traitement de la biomasse est une autre façon d’encourager la croissance du développement privé/exclusif avec un certain soutien public.

5.3 La concurrence des matières premières agricoles et leur capacité à adapter les

éléments constitutifs biochimiques des produits finis à cible spécifique sera toujours une réalité omniprésente pour le secteur forestier. Il ne faudra pas non plus sous-estimer la compétition associée à la fabrication de produits chimiques à partir du charbon, car les technologies dédiées à la capture du carbone et à la dépollution environnementale ont été mises au point pour cette matière première abondante.

5. 4 Certaines connaissances spécialisées pourraient faire défaut dans certains secteurs

comme la chimie du bois et de la fibre, ainsi que les procédés chimiques et le développement de produits dans une large gamme d’échelles de production, allant des kilogrammes aux milliers de tonnes par jour.

5.5 La politique et les mesures incitatives du gouvernement pourraient stimuler la

production des écoproduits de manière significative. En outre, les défis inhérents à l’accès privé à des ressources publiques pourraient être allégés par l’entremise d’un dialogue éclairé et d’une prise de décision opportune. L’expérience des autres secteurs a montré que des transformations extraordinairement positives peuvent voir le jour si l’on ajuste sensiblement les contraintes réglementaires.

REMERCIEMENTS Les auteurs remercient chaleureusement l’Assemblée des directeurs de PAPIER, qui réunit les directeurs de sept centres de pâtes et papiers du Canada et le vice-président Recherche et éducation de Paprican, et souhaitent remercier plus particulièrement les personnes citées ci-dessous pour leur contribution à l’un des deux livres blancs, voire aux deux, consacrés aux pâtes et papiers et aux produits biochimiques : Edgar Acosta, Grant Allen, Chad Bennington, Richard Berry, Clark Binkley, Yaman Boluk, Tom Browne, Malcolm Campbell, Felisa Chan, Guy Dumont, Esteban Chornet, Peter Englezos, Ramin Farnood, Roger Gaudreault, Richard Gratton, Derek Gray, Jean Hamel, George Ionides, François Jette, John Kadla, Masahiro Kawaji, Tibor Kovacs, George Kubes, Peter Lancaster, Todd MacAllen, Leon Magdzinski, Vankatram Mahendraker, Patrice Mangin, Emma Master, David McDonald, Yonghao Ni, James Olson, Mike Paice, Michael Paleologou, Harshad Pande, Robert Pelton, Ivan Pikulik, Ken Pinder, Doug Reeves, Marc Sabourin, Mohini Sain, Brad Saville, John Schmidt, Malcolm Smith, Paul Stuart, Ted Szabo, Mike Towers, Honghi Tran, Vic Uloth, Adrian van Heiningen, Paul Watson, Ning Yan, Xiao Zhang.


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B-4 Livre Blanc : Technologies Transformantes — Bioénergie

LES TECHNOLOGIES TRANSFORMATIVES POUR LE SECTEUR FORESTIER : LA PRODUCION DE BIOÉNERGIE AU CANADA

Présenté au


Préparé par : Warren Mabee et Jack Saddler

Sommaire analytique Ce Livre blanc présente deux technologies transformantes qui pourraient augmenter la production de bioénergie au Canada et fournir des produits d’énergie supplémentaires qui permettent à l’industrie d’obtenir un maximum d’avantages économiques et environnementaux. Ces technologies sont notamment des systèmes thermochimiques avancés qui réduisent le bois dans ses composants gazeux élémentaires par la pyrolyse ou par la gazéification, ainsi que des systèmes de bioconversion qui peuvent isoler les constituants chimiques du bois. Transformée par ces plates-formes, la biomasse des forêts peut devenir une source de bioénergie durable et renouvelable pour le Canada. Dans ce document, on montre comment on peut combiner de nouveaux développements technologiques pour mettre au point des procédés vraiment révolutionnaires qui peuvent transformer le secteur forestier. C’est dans le domaine des carburants de transport qu’on observe certaines des possibilités les plus intéressantes pour l’application des bioénergies. Ce document présente des plates-formes qui ont été choisies à cause de leurs caractéristiques de production des bioénergies sous forme de chaleur, d’énergie électrique et de combustibles liquides. Ces plates-formes peuvent également fabriquer d’autres produits chimiques industriels à valeur ajoutée susceptibles d’améliorer notablement la rentabilité des procédés. L’une des principales recommandations du Livre blanc est qu’on devrait accorder la priorité au développement des procédés de bioraffinage, plutôt qu’à des projets de bioénergie particuliers. Ce Livre blanc présente sous forme de sommaire un certain nombre de recommandations clés dans la dernière section. En voici un bref résumé : • Le financement de la RD et D doit favoriser le développement des installations de bioraffinage. • Le financement des bioénergies doit être harmonisé avec les programmes d’énergie renouvelable et

d’autres programmes à caractère synergique, par exemple les programmes d’emploi rural et d’aide à l’agriculture.

• Il faut un financement continuel pour répondre aux défis techniques et pour aplanir les obstacles rencontrés au cours du développement des technologies transformantes.

• Il faut élaborer une stratégie globale pour le développement des bioénergies, qui tente de réduire au minimum les risques liés au développement des infrastructures, et qui prévoie des incitations économiques pour la production et la consommation des bioénergies.

• Il faut créer des programmes spécifiques qui favorisent l’augmentation de la consommation de biocombustibles sélectionnés.


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• Il faut mettre sur pied un Centre d’innovation qui doit regrouper les meilleures compétences canadiennes pour la recherche en matière de bioraffinage, en faisant appel à la collaboration d’intervenants du gouvernement, de l’industrie et des universités.

Influences du marché sur le développement des bioénergies Au cours du 21e siècle, les forces de la mondialisation et les changements environnementaux planétaires devraient changer radicalement les pratiques d’affaires de l’industrie forestière canadienne. À cause de l’intégration du marché mondial des produits de la forêt, le Canada est confronté à une compétition croissante des régions tropicales, malgré le vieillissement de ses infrastructures, sa main-d'œuvre coûteuse et une croissante relativement lente de ses ressources forestières. L’impact des nouveaux intervenants a changé les caractéristiques économiques de cette industrie; alors que le bois d’oeuvre et les produits du bois massif tendent à garder leur valeur, on note une tendance à long terme vers la baisse pour les produits ordinaires à base de résidus forestiers comme la pâte kraft. Cela pose un problème dans toutes les parties de l’industrie des produits de la forêt, qui a besoin de ces débouchés pour les débris ligneux des divers procédés. Simultanément, le réchauffement mondial du climat bouleverse les conditions des forêts canadiennes, en augmentant l’aire des habitats des ravageurs forestiers et en rendant plus probables des feux de forêt catastrophiques. En réponse au changement environnemental planétaire, on préconise l’utilisation de l’énergie verte, qui n’a pas d’effets sur l’équilibre net des gaz à effet de serre dans l’atmosphère et qui est une forme d’énergie renouvelable et durable. Afin de s’adapter à ces forces, l’industrie doit se tourner vers de nouvelles technologies, de nouveaux produits et de nouveaux marchés. Les bioénergies, sous la forme de chaleur, d’électricité et de combustible, représentent un « nouveau produit de la forêt », qui peut tirer parti des déterminants économiques et environnementaux extérieurs. Les technologies sur lesquelles sont fondées les bioénergies sont presque aussi vieilles que la civilisation; par exemple, les feux de camp et le charbon sont encore largement utilisés comme source d’énergie dans certaines parties du monde. Toutefois, de nos jours, au Canada et dans le monde entier, on fait l’essai, à l’échelle pilote ou de la démonstration, de technologies nouvelles et transformantes pour la production de bioénergie. L’industrie canadienne peut profiter de ces technologies pour créer de nouvelles occasions d’affaires, accroître la gamme des produits de la forêt et transformer le secteur forestier. Les technologies examinées dans ce Livre blanc peuvent réduire le bois en ses composants intermédiaires ou primaires, ce qui permet d’en tirer un maximum d’énergie ou de créer une plate-forme pour fabriquer des produits chimiques à valeur ajoutée et des matières premières. Le bois est presque entièrement constitué de structures lignocellulosiques, une matrice complexe composée de cellulose, d’hémicellulose et de lignine, ainsi que d’une proportion variable de substances extractibles. La cellulose et l’hémicellulose sont elles-mêmes constituées d’un certain nombre de sucres, notamment le glucose, alors que la lignine est faite d’hydrocarbures aromatiques. Ces composants intermédiaires peuvent être eux-mêmes décomposés en molécules de base comme le gaz carbonique, le monoxyde de carbone, l’eau et le méthane. Dans ce document, on examine deux types de technologies, les technologies thermochimiques et les technologies de bioconversion, qui adoptent des approches différentes pour le traitement du bois, chacune avec ses avantages et ses inconvénients. Ce document présente également un bref examen de certains des déterminants clés dans le nouveau secteur de la bioénergie, qui justifient l’adoption des nouvelles technologies. On y trouve aussi une très brève discussion sur certaines des options actuelles pour les bioénergies, suivie par une autre discussion sur les possibilités associées aux deux technologies transformantes examinées, le traitement thermochimique et la bioconversion. On y examine également les obstacles d’ordre technique, social et organisationnel qui s’opposent à leur développement. On présente le concept du bioraffinage, une technologie qui devrait permettre de relever certains des défis annoncés. Enfin, une série de


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recommandations résume les objectifs du Livre blanc, afin de guider les entreprises au cours des prochaines années. Utilisation de l’énergie au Canada Comme le montre la figure 1, au Canada, l’utilisation de l’énergie est dominée par la consommation de produits du pétrole raffinés (PPR).5 Ce sont notamment les carburants de transport (essence et carburant diesel), ainsi que les combustibles pour les procédés industriels, résidentiels et commerciaux. La deuxième source d’énergie la plus en demande, c’est le gaz naturel, et la troisième, l’électricité. Diverses autres sources d’énergie constituent le reste de la demande en énergie du Canada, notamment le gaz de pétrole liquéfié (GPL), le coke et le gaz de four à coke, le bois de chauffage, le charbon et la vapeur.

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Figure 1 Demande en énergie du Canada pour les principales sources d’énergie Source : RNCan (1997) Perspectives énergétiques du Canada : 1997-2020, mise à jour

Comme le montre la figure 1, on prévoit que, d’ici 2020, la plus forte augmentation de la demande en énergie du Canada sera celle des PPR. En effet, la consommation de produits du pétrole raffinés a augmenté de presque 10 % au cours des quinze dernières années et vers 2020, elle devrait dépasser les niveaux de consommation actuels d’environ 25 %.6 La figure 2 montre la demande de pétrole raffiné par secteur d’usage final. Elle indique clairement que la croissance de la dominance de l’utilisation des PPR est liée aux transports, car la croissance industrielle est essentiellement stationnaire et on note un déclin de l’utilisation du pétrole dans les secteurs résidentiel et commercial, ou pour la production d’électricité (les pointillés représentent des prévisions basées sur des données historiques). Le marché des PPR constitue donc un facteur déterminant clé qui peut influer sur la demande en bioénergie forestière. Afin de capturer une partie du marché énergie en pleine croissance, l’industrie forestière devrait adopter des technologies qui peuvent produire des combustibles liquides, ainsi que des types habituels d’énergie, sous forme de chaleur et d’énergie.

5 On évalue la demande totale en énergie des usages finals au Canada pour 2005 à environ 8 940 pétajoules (PJ), dont environ 3 490 PJ, ou 39 %, sous forme de PPR. 6 RNCan (1997) Mise à jour de Perspectives énergétiques du Canada : 1997-2020.


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Figure 2 Demande canadienne de pétrole, par secteur d’usage final Source : RNCan (1997), Perspectives énergétiques du Canada : 1997-2020, mise à jour

Prix du pétrole et du gaz La demande croissante du marché canadien pour les carburants de transport est le facteur dominant du marché intérieur de l’énergie. C’est aussi un indicateur de la compétition mondiale pour les ressources en combustibles fossiles. Les nouvelles découvertes de pétrole ne parviennent plus à répondre à la demande mondiale, et le public sait maintenant que des pénuries sont inévitables. L’incertitude politique et les conflits du Moyen-Orient ont réduit les importations de cette région. Enfin, une série d’ouragans a décimé les installations de production pétrolière dans le golfe du Mexique. La figure 3 montre les tendances des prix du pétrole depuis 1997.

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Figure 3 Coût mensuel du baril de brut intermédiaire de l’ouest du Texas ($US/baril) Source : www.economagic.com


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Comme le montre la figure 3, le prix d’ensemble croissant du pétrole est accompagné par une plus grande volatilité des cours. Des oscillations de plus de 10 $ par baril sont maintenant assez courantes, ce qui crée une certaine incertitude sur le marché des combustibles. À cause de la nature mondiale de l’industrie du pétrole, ces oscillations ont des effets sur les consommateurs canadiens, même si le Canada est un exportateur net de pétrole et que sa balance commerciale et son PIB profitent des prix plus élevés. L’impact que la volatilité des prix des combustibles peut avoir sur l’ensemble de l’économie a encouragé les gouvernements du Canada et des États-Unis à examiner sérieusement les possibilités offertes par d’autres combustibles, qui pourraient contribuer à stabiliser les prix (malgré un coût du litre plus élevé). Lors du dernier discours sur l’état de l’Union, le président Bush s’est engagé publiquement à rentabiliser d’ici six ans l’industrie de l’éthanol produit à partir des ressources forestières et de la biomasse agricole.7 À cause de l’augmentation du prix du baril de pétrole ou du litre d’essence, des technologies qui étaient jadis jugées non rentables peuvent prendre leur place au milieu des technologies traditionnelles. Ainsi, de nouveaux intervenants, par exemple l’industrie forestière canadienne, peuvent devenir des joueurs importants du jour au lendemain. Aux États-Unis et au Canada, un appui non équivoque des gouvernements peut rendre possible le succès commercial de ces technologies. Approvisionnements en biomasse et impacts du changement climatique L’augmentation des prix du pétrole reflète la mondialisation ou le changement social. En même temps, on a observé un certain nombre de changements environnementaux à divers endroits sur la planète. La tendance au réchauffement est en train de changer l’écologie de beaucoup de régions du monde, notamment les forêts canadiennes. À mesure que ces régions se réchauffent, l’aire de distribution géographique et l’impact des ravageurs des forêts pourraient s’accroître considérablement.

Figure 4 Infestation de dendroctones du pin en Colombie-Britannique (2005) Source : Ministère des Forêts de la Colombie-Britannique (2005), Mountain pine beetle initiative, Service canadien des forêts et BC Forest Service

7 Discours sur l’état de l’Union, 31 janvier 2006. Disponible sur le site www.whitehouse.org.


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La figure 4 montre l’impact de l’infestation actuelle de dendroctones du pin. Les populations de cet insecte sont limitées par les hivers très froids, mais, à la faveur d’une série d’années chaudes, elles ont atteint des records historiques. On estime que l’infestation actuelle a détruit un volume d’environ 164 millions de m3 de pin tordu entre 1999 et 2003, et le volume des arbres touchés depuis est encore plus grand. On s’attend à ce que le volume annuel de pin détruit atteigne un maximum en 2007 ou 2008, passant à environ 70 millions de m3 par année dans la zone d’exploitation du bois d’oeuvre. Selon un rapport récent, des volumes significatifs de pin devraient être touchés jusqu’en 2015, et ce n’est qu’après 2020 que le volume des arbres détruits diminuera à des valeurs inférieures à celles l’infestation actuelle.8 Débouchés pour les applications de bioénergie actuelles On utilise actuellement un certain nombre de technologies pour la production de bioénergie. Alors que ces technologies ne sont pas nécessairement « transformantes », du fait qu’elles ne changent pas fondamentalement le mode de fonctionnement de l’industrie, elles représentent un secteur établi et en croissance de l’industrie canadienne des produits de la forêt. Ces technologies devraient continuer à jouer un rôle important pour la production de bioénergie dans l’ensemble du pays. On présente ci-dessous de brefs sommaires pour les trois applications de bioénergie actuelles. Production d’énergie Les usines de pâtes et papiers utilisent des chaudières de récupération pour recycler la liqueur noire et récupérer les agents chimiques qui réduisent le bois en pâte, ainsi que pour produire de la vapeur qui fournit l’énergie requise au procédé. On peut aussi utiliser cette vapeur pour entraîner des turbines afin de produire de l’électricité, même si, au Canada, les faibles coûts à long terme de l’énergie n’incitent pas tellement à utiliser cette possibilité. On a amélioré considérablement la conception des chaudières de récupération au cours de la seconde moitié du 20e siècle, notamment depuis les années 1980, afin qu’elles concentrent les liqueurs à des teneurs supérieures en matières solides; parmi les avancées, il faut noter la capacité de concentrer les liqueurs noires en boues à forte teneur en matières solides et une amélioration des commandes des systèmes qui contribuent à réduire l’accumulation des produits de carbonisation et le colmatage du système. On peut installer dans les scieries des chaudières à vapeur haute pression conçues à l’origine pour brûler surtout de l’écorce, en remplacement des fours wigwams et d’autres processus d’élimination des résidus. Comme c’est le cas pour les chaudières de récupération, on utilise les chaudières à vapeur haute pression pour générer de la vapeur qui peut servir aux besoins du procédé ou à la production d’électricité. On a grandement amélioré ces chaudières par l’introduction de la technologie des lits fluidisés. La figure 5 présente des valeurs compilées par RNCan, qui montrent l’augmentation régulière dans la demande en liqueur usée et en débris ligneux de l’industrie des pâtes et papiers pour la production d’énergie (les pointillés représentent les valeurs prévues, d’après les tendances historiques). Cette augmentation de la demande reflète l’augmentation des coûts de l’énergie décrits dans la section précédente, qui incite encore davantage l’industrie forestière à développer des systèmes d’autogénération de chaleur et d’énergie. Le déclin du nombre d’usines de pâte kraft au Canada depuis la dernière mise à jour de ces données (en 2000) signifie que la demande prévue dépasse probablement les besoins réels de l’industrie.

8 Source : Eng et al. (2005). Provincial-level projection of the current MPB outbreak.


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Figure 5 Demande en liqueur usée et en débris ligneux pour la production d’énergie Source : RNCan (1996) Perspectives énergétiques du Canada, 1996-2020

Cogénération Dans des conditions économiques appropriées, on peut employer la même technologie que les usines de pâtes et papiers pour obtenir une combinaison de chaleur et d’énergie (ce procédé est connu sous le nom de cogénération, c.-à-d. production combinée de chaleur et d’énergie) dans une usine de production d’énergie indépendante. La plus grande des installations de ce type au Canada est l’usine de cogénération de Williams Lake (Colombie-Britannique), une usine de production d’énergie de 60 MW en exploitation depuis 1993. Elle brûle chaque année environ 600 000 tonnes de débris ligneux, notamment des écorces, des copeaux et de la sciure de bois. Ces déchets ligneux proviennent de cinq scieries du voisinage, et l’électricité ainsi produite est vendue à BC Hydro en vertu d’un contrat d’achat de 25 ans. Cette installation utilise des chaudières standard et une turbine à vapeur à haute pression pour la production d’électricité. Au moment de sa construction, elle était surtout destinée à contrer un problème de brûlage de déchets ligneux. En effet, les scieries du voisinage de cette ville utilisaient des fours wigwams, qui contribuaient à la détérioration de la qualité de l’air. La construction de cette usine était rentable à cause d’une prime à la protection de l’environnement du gouvernement pour les coûts de production l’énergie, qui tient compte de ses effets positifs sur la qualité de l’air de la région. Selon McCloy, on a estimé à 6 cents le kW/h le coût moyen actualisé de l’énergie produite par cette usine9, ce qui est beaucoup par rapport à des technologies traditionnelles comme les centrales thermiques au charbon. Toutefois, à cause de l’augmentation des coûts du gaz naturel et du pétrole, l’électricité produite par la combustion des déchets ligneux pourrait devenir très compétitive, même à des prix de cet ordre.10

9 BW McCloy and Associates. (1999). Opportunities for increased woodwaste cogeneration in the Canadian pulp and paper industry 10 D’après les données sur les prix sur le site www.energyshop.com.


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Granulats de bois Les granulats de bois sont fabriqués à partir de fibres de bois, souvent sous forme de pâte mécanique. Une fois séchées, ces fibres sont traitées par une machine à agglomérer, qui les extrude sous pression. Les granulats de bois à grande densité ainsi obtenus peuvent alimenter des appareils de chauffage résidentiels qui ressemblent à des poêles à bois, à caractéristiques améliorées de combustion et à faibles émissions atmosphériques. On utilise aussi ces granulats dans des installations de chauffage centralisé en Europe, et on a étudié des plans pour leur utilisation dans des petites centrales électriques. L’industrie canadienne des granulats de bois a connu une croissance remarquable au cours des dix dernières années. L’augmentation des prix de l’énergie dans le monde entier a incité les consommateurs, notamment dans les régions rurales de l’Amérique du Nord, à envisager l’utilisation des granulats de bois pour le chauffage domestique. Toutefois, la croissance des utilisations des granulats de bois est relativement stationnaire en Amérique du Nord par rapport aux fortes augmentations de la demande observées en Europe. Celle-ci est fortement stimulée par les crédits d’« énergie verte » et les subventions offerts aux propriétaires occupants et aux petits producteurs d’énergie. La figure 6 illustre la croissance de l’industrie des granulats de bois (les pointillés représentent des prévisions basées sur des données historiques). Il y a actuellement 19 usines de granulats en production au Canada, ainsi qu’un certain nombre de nouvelles installations en construction. Beaucoup de nouvelles installations dans l’ouest du Canada seront construites en réponse à l’infestation actuelle de dendroctones du pin en Alberta et en Colombie-Britannique.

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Figure 6 Consommation des granulats de bois par région, en fonction de la production nord-américaine Source : Wood Pellet Association of Canada (2005)

Technologie transformante – La conversion thermochimique La plate-forme de conversion thermochimique est la première « technologie transformante » examinée dans ce Livre blanc. Elle permet de liquéfier ou de gazéifier les produits forestiers, de recueillir les composés chimiques qui sont produits et enfin, de fabriquer des combustibles et peut-être aussi des produits chimiques industriels en recombinant ces composés. Cette plate-forme combine les produits des


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traitements de pyrolyse, de gazéification et de conversion catalytique de ce procédé. On peut aussi produire de la bioénergie par pyrolyse et par gazéification, sans catalyse; toutefois, la gamme des produits possibles est beaucoup plus grande si on met en oeuvre toutes les possibilités de cette plate-forme. Pour la première étape de la conversion thermochimique, la pyrolyse (ou chauffage en l’absence d’oxygène), on utilise des copeaux de bois qui ont été réduits en pâte ou broyés assez finement. Elle se fait à des températures comprises entre 450 et 600° C. On peut obtenir différents produits selon la rapidité de l’étape de la pyrolyse. Un processus de pyrolyse rapide, qui se déroule dans la plage inférieure des températures (de 450 à 550 °C), produit une huile de pyrolyse liquide avec très peu de gaz. Idéalement, cette huile de pyrolyse rapide contient de 60 à 75 % de la masse combustible initiale, et elle peut être utilisée comme matière première pour la fabrication de produits chimiques à valeur ajoutée, ou comme biocombustible.11 Si la pyrolyse se fait dans la plage de température supérieure (de 550 à 600 °C), il se forme un gaz composé de monoxyde de carbone, d’hydrogène, de méthane, de bitumes volatiles, de gaz carbonique et d’eau. La pyrolyse à haute température laisse un résidu solide de produits de carbonisation (du charbon de bois), qui correspond à environ 10 à 25 % de la masse initiale de combustible. On peut gazéifier cette matière à des températures de 700 à 1 200 °C; le charbon réagit alors avec l’oxygène et produit du monoxyde de carbone.12 On appelle habituellement « gaz de synthèse » les divers produits gazeux de la pyrolyse et de la gazéification. On a rapporté que ce procédé de pyrolyse et de gazéification était beaucoup plus efficace pour la récupération de l’énergie, en termes de production d’électricité, par rapport aux procédés thermiques traditionnels. On a estimé à environ 30 % le niveau d’efficacité qui peut être atteint par des centrales électriques à biomasse typique, contre jusqu’à 60 % pour le cycle combiné intégré.13 On a mesuré les efficacités de systèmes de cocombustion (selon lequel la biomasse est gazéifiée avec un combustible fossile comme le charbon ou le gaz naturel, dans des chambres séparées ou combinées), ainsi que des procédés spécialisés de gazéification de la biomasse.14 Parce que leur potentiel de récupération de l’énergie est très supérieur, les systèmes de gazéification qui n’utilisent aucun catalyseur en aval pourraient permettre d’augmenter la production de bioénergie avec un minimum de répercussions sur le flux actuel des produits des scieries ou des installations de trituration du bois. Ce type d’application technologique « évolutionnaire » constitue une étape logique pour accroître l’efficacité du procédé et celle de l’autogénération d’énergie. Il reste encore d’importantes difficultés techniques à résoudre, notamment pour la détermination des exigences relatives à la purification du gaz de synthèse produit à partir de biomasse et pour limiter l’accumulation de produits de carbonisation. Biocombustibles obtenus à l’aide des plates-formes thermochimiques Il est possible de créer un biocombustible à partir de la plate-forme thermochimique sans étape catalytique. On a recommandé l’utilisation de biohuile comme substitut pour le mazout lourd, et ce combustible a été approuvé pour les chaudières des installations de chauffage centralisé en Suède. Aux États-Unis, on l’a mélangé avec succès à du charbon dans une installation de cocombustion. Le Centre de la technologie de l'énergie de CANMET étudie un procédé brûlant une microémulsion de biohuile qui permet de la mélanger et de l’utiliser dans des moteurs diesel ordinaires.15 11 Garcia, L. et al. (2000). Applied Catalyse A : General 201(2) : 225-239. 12 Cetin, E. et al. (2005). Combustion Sci. Technol. 177(4) : 765-791. 13 DOE. (2006). http://eereweb.ee.doe.gov/biomass/electrical_power.html 14 Gielen, D.J. et al. (2001). Energy Policy 29(4) : 291-302. 15 CANMET, Centre de la technologie de l’énergie (2006), http ://www.nrcan.gc.ca/se/etb/cetc/pdfs/bio_oil_diesel_mixture_fuels_f.pdf


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On peut utiliser d’autres biocombustibles en ajoutant une étape de catalyse. L’aspect vraiment « révolutionnaire » de cette plate-forme thermochimique est son aptitude à utiliser cette approche pour convertir le gaz de synthèse en composants chimiques de base et, éventuellement, en produits finis.16 Il existe des procédés catalytiques éprouvés pour la conversion du gaz de synthèse en combustibles et en produits chimiques, qui utilisent des gaz de synthèse produits commercialement à partir de gaz naturel et de charbon. On peut appliquer ces technologies de conversion éprouvées aux gaz de synthèse dérivés de la biomasse. Avant la catalyse, on doit purifier les gaz de synthèse bruts afin d’éliminer les substances inhibitrices qui pourraient inactiver le catalyseur. Ce sont notamment les bitumes volatiles et les composés soufrés, azotés et chlorés. Il peut être nécessaire d’ajuster le rapport de l’hydrogène et du monoxyde de carbone, ou d’éliminer le gaz carbonique sous-produit. Le méthanol est l’un des biocombustibles possibles qu’on peut produire par catalyse; toutefois, la plus grande partie du méthanol produit aujourd’hui est dérivé du gaz naturel. Le méthanol a un nombre d’octane élevé (129), mais une teneur en énergie relativement faible (environ 14,6 MJ/L) par rapport à l’essence (91 à 98 octanes, 35 MJ/L).17 On utilise le méthanol surtout pour produire le MTBE, qui est utilisé aujourd’hui comme remonteur d’octane, mais il pourrait être utilisé dans des mélanges plus énergétiques ou comme carburant indépendant non mélangé. Parce que le méthanol a un rapport hydrogène/carbone élevé (4 : 1), il est souvent vu comme une source possible d’hydrogène pour les futurs systèmes de transport. Un autre biocombustible possible qui peut être produit par la plate-forme thermochimique est le carburant diesel Fischer-Tropsch (ou carburant diesel biosynthétique). Mis au point en 1923, ce carburant commercial est fabriqué à partir de gaz de synthèse obtenu à partir du charbon, mais on pourrait utiliser ce procédé pour traiter le gaz de synthèse dérivé de la biomasse. Ce procédé à catalyseur de métaux de transition, qui convertit des mélanges de CO et de H2 en hydrocarbures liquides, est appelé synthèse de Fischer-Tropsch (FT). La plus grande partie du carburant diesel FT était produite en Afrique du Sud, en partie à cause des sanctions commerciales imposées par l’ONU pendant plusieurs années alors que ce pays ne disposait d’aucune source de pétrole. Il a donc construit cinq usines de ce type au cours des années 1980 et 1990, et un certain nombre d’autres ont été mises en service ou construites dans d’autres pays vers la fin des années 1990. Les alcools à chaîne longue, notamment l’éthanol, sont d’autres produits possibles de la conversion catalytique du gaz de synthèse extrait de la biomasse. L’éthanol et d’autres alcools à chaîne longue sont obtenus à l’état de sous-produits du procédé Fischer-Tropsch et du procédé de synthèse du méthanol, et on peut améliorer leurs rendements à l’aide de divers catalyseurs.18 Autres produits des plates-formes thermochimiques La plate-forme thermochimique produit simultanément un certain nombre de coproduits supplémentaires, ainsi que de l’énergie sous la forme de chaleur ou d’électricité, et enfin, des biocombustibles. Chacun des composants des gaz de synthèse (c.-à-d. le CO, le CO2, le CH4, le H2) peut être récupéré, séparé et utilisé. Des entreprises canadiennes comme Ensyn et Enerkem ont utilisé le bitume volatile, qui est considéré

16 OBP. (2003). Multiyear Plan – 2003 to 2008. Washington, D.C. : U.S. Department of Energy. 17 Davenport, B. (2002). Chemical economics handbook marketing research report, SRI International, Menlo Park, CA. 18 Putsche, V. (1999). NREL Milestone Report.


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comme un obstacle à la production à grande échelle, comme matière première pour la fabrication de produits chimiques à valeur ajoutée. La figure 7 présente un diagramme des opérations de la plate-forme thermochimique, ainsi qu’une gamme de produits possibles.

Figure 7 Plate-forme thermochimique Source : Mabee et al. (en préparation)

Technologie transformante – La bioconversion La plate-forme de la bioconversion est la deuxième « technologie transformante » examinée par ce Livre blanc. Elle utilise des agents biologiques, sous la forme d’enzymes et de micro-organismes, pour dégrader les composants de la lignocellulose de façon prévisible. Cette plate-forme utilise une combinaison d’éléments du procédé de prétraitement par l’hydrolyse enzymatique pour libérer des hydrates de carbone et de la lignine du bois, puis un processus de fermentation pour obtenir les produits finis. Essentiellement, cette plate-forme est un procédé hybride qui utilise un mélange de technologies des pâtes et papiers et de procédés biotechnologiques commerciaux actuellement utilisés par le secteur des produits agricoles. L’étape du prétraitement est destinée à optimiser la matière première de la biomasse pour d’autres traitements. Dans le cadre de la plate-forme de la bioconversion, cette étape utilise des techniques non traditionnelles pour la réduction en pâte afin d’exposer la cellulose et l’hémicellulose à une hydrolyse


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enzymatique subséquente, de manière à augmenter la surface du substrat disponible pour l’activité enzymatique. Comme dans la méthode habituelle de réduction en pâte, la lignine est amollie ou enlevée, et les fibres cellulosiques individuelles libérées forment la pâte. Le prétraitement de bioconversion est basé sur les procédés de réduction en pâte existants, bien que les paramètres de la méthode habituelle de réduction en pâte soient déterminés par les propriétés et les rendements souhaités pour le papier. Cependant, les conditions optimales du prétraitement de bioconversion sont établies en fonction de l’accessibilité de la pâte obtenue par l’hydrolyse enzymatique. Après le prétraitement, il est possible de séparer les composés de base de la cellulose, de l’hémicellulose et de la lignine afin de faciliter leur traitement industriel. À cette fin, on peut décider de produire de la bioénergie à partir des fractions de lignine et de convertir la cellulose et l’hémicellulose en produits du bois traditionnels ou non. On peut effectuer les séparations les plus efficaces en combinant à l’hydrolyse enzymatique des prétraitements appropriés.19 La valeur de la lignine utilisée pour la production de bioénergie est un facteur significatif. En juin 1996, le coût de gaz naturel était d’environ $1/GJ ($CAN), mais en 2005, son prix était passé à environ $7/GJ.20 De plus, les coûts de l’électricité ont augmenté, rendant l’autogénération de plus en plus rentable. On a estimé qu’une tonne de lignine de résineux représente entre 22,2 et 23,5 GJ d’énergie (PCI/PCS).21 Pour cette raison, une tonne de lignine sèche peut représenter environ 155 $/tonne ($7 x 22,2) en valeur énergétique dans une usine qui utilise actuellement du gaz naturel, contre seulement 22 $/tonne en 1996. À ce prix, l’autogénération de chaleur et d’énergie pour une utilisation interne peut être rentable, même si l’industrie des produits du bois a tendance à considérer que les projets d’énergie ne sont pas dans ses cordes. On note un certain appui du gouvernement pour les investissements dans des technologies d’autogénération plus efficaces. Par exemple, on peut avoir recours au Programme d’encouragement aux systèmes d’énergies renouvelables (PENSER), lancé par Ressources naturelles Canada en 1998, pour financer 25 % des coûts d’achat et d’installation de systèmes de production d’énergie à base de biomasse, jusqu’à concurrence de 80 000 $CAN par installation.22 L’exemple de l’application de technologies « évolutionnaires » afin d’améliorer la récupération de la lignine de l’étape du prétraitement, combinée à un traitement de cette matière par gazéification afin d’augmenter l’autogénération d’énergie, montre assez bien la complémentarité de la plate-forme de la bioconversion et de la plate-forme thermochimique, du point de vue pratique. Biocombustibles obtenus par la plate-forme de la bioconversion L’élément « révolutionnaire » de la plate-forme de la bioconversion est son aptitude à combiner les technologies de trituration avec des biotechnologies avancées. À l’aide de mélanges d’enzymes extraits de diverses sources, on hydrolyse la cellulose et l’hémicellulose du bois, ce qui libère les sucres, notamment le glucose, le galactose, le mannose, l’arabinose et le xylose, qui sont les éléments constitutifs de la cellulose du bois. Ces sucres sont un produit intermédiaire qui peut être traité par fermentation pour produire de l’éthanol, un carburant de transport renouvelable, qui entre aussi dans la fabrication d’autres produits. L’éthanol est le principal produit énergétique de cette plate-forme de bioconversion; il s’agit d’un combustible polyvalent qui peut être utilisé comme carburant, seul ou mélangé à l’essence. Presque tous les programmes d’hydrolyse commerciaux d’aujourd’hui utilisent des enzymes afin d’obtenir une bioconversion rapide, efficace et économique du bois. L’hydrolyse enzymatique des

19 Mabee, W.E. et al. (en préparation). Appl. Biochem. Biotechnol. 20 RNCan. (2005). Gaz naturel canadien : Revue de 2004 et perspectives jusqu’en 2020. 21 ECN. (2005). Phyllis, database for biomass and waste. 22 RNCan. (2006). Programme d’encouragement aux systèmes d’énergies renouvelables .


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composés lignocellulosiques utilise des cellulases habituellement produites par des champignons comme Trichoderma, Penicillum, et Aspergillus.23 Il faut utiliser un cocktail de cellulases pour dégrader d’une manière efficace la structure cellulosique des composants glucidiques, ce qui n’est pas le cas pour le procédé de bioconversion de l’amidon, dont la structure chimique est plus simple. L’étape de l’hydrolyse enzymatique peut être complètement séparée des autres étapes du procédé de bioconversion, ou elle peut être combinée à la fermentation de glucides intermédiaires en produits finis. Le procédé d’hydrolyse et de fermentation séparées (HFS) garantit une plus grande souplesse à cette plate-forme et facilite en théorie les modifications du procédé pour obtenir différents produits finis; toutefois, un procédé séparé nécessite des travaux supplémentaires d’ingénierie qui se traduisent par de plus grands coûts de construction et d’exploitation.24 On a constaté que le procédé de saccharification et de fermentation simultanées (SFS) était très efficace pour l’obtention de produits finis spécifiques.25 Une fois qu’ils ont été hydrolysés, les sucres à six carbones peuvent être convertis en éthanol par fermentation à l’aide de procédés traditionnels à base de levures. Par contre, la fermentation des sucres à cinq carbones est plus difficile; on travaille au développement de nouvelles souches de levures à cette fin, mais il faut améliorer l’efficacité des procédés et accélérer la fermentation. Selon un examen de la documentation, on estime que les rendements d’éthanol obtenus à partir des matières lignocellulosiques sont compris entre 0,12 et 0,32 L/kg de matières premières non asséchées, selon l’efficacité de la conversion des divers sucres à cinq carbones.26 Dans un article qui doit être publié, Mabee et al. ont estimé les volumes possibles de production de bioéthanol à partir de lignocellulose au Canada. Les résultats indiquaient que la production durable de bioéthanol pourrait être très importante, parce que le traitement des résidus de l’industrie de transformation du bois assurerait une production annuelle comprise entre 480 millions et 1,6 milliard de litres d’éthanol, alors que les déchets ligneux des exploitations forestières pourraient contribuer, pour leur part, entre 2,3 et 10,4 milliards de litres de bioéthanol par année. De plus, des plantations à vocation bioénergétique sur des terres agricoles difficiles à exploiter pourraient produire entre 1,9 et 11,0 milliards de litres de bioéthanol par année. On pourrait remplacer toute la consommation de combustibles fossiles du Canada par celle d’éthanol dérivé de la lignocellulose sans répercussions notables sur l’agriculture ou sur l’exploitation forestière. La plate-forme de la bioconversion offre de grandes possibilités de production de combustibles à partir de la biomasse.27 Autres produits des plates-formes de la bioconversion L’un des avantages les plus extraordinaires de la plate-forme de la bioconversion est que les sucres, qui sont l’un des principaux produits de l’hydrolyse, peuvent être convertis en divers produits à valeur ajoutée. De plus, pour beaucoup de ces produits, le secteur agricole est déjà rendu à l’étape de la démonstration ou de la production commerciale. L’application de ces technologies au secteur forestier nous fournit une feuille de route prometteuse pour le développement des bioproduits. Dans le Livre blanc sur la biochimie commandé par le CCIF, on examine le cas de beaucoup de ces produits, notamment des applications pour la production de polylactides (PLA)28 et d’autres polymères produits en masse29. La figure 8 présente un diagramme des opérations de la plate-forme thermochimique, avec toute une gamme de produits possibles.

23 Galbe, M. et Zacchi, G. (2002). Appl. Microbiol. Biotechnol. 59(6) : 618-628. 24 Mabee, W.E. et al. (en préparation). Appl. Biochem. Biotechnol. 25 Gregg, D.J. et al. (1998). Bioresource Technol. 63(1) : 7-12. 26 Ibid.; Wingren, A. et al. (2003) Biotechnol. Prog. 19(4) : 1109-1117; Lawford, H. G. et al. (2001). Appl. Biochem. Biotechnol. 91-93 : 133-146; Lawford, H. G. et al. (1999). Appl. Biochem. Biotechnol. 77-79 : 191-204. 27 Mabee, W. E. et al. (en préparation). Appl. Biochem. Biotechnol. 28 Natureworks LLC. (2006). Site Web de Natureworks LLC Corporate : www.natureworksllc.com. 29 DOE. (2006). New platform intermediates.


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Figure 8 Plate-forme de bioconversion Source : Mabee et al. (2005)

Obstacles à la mise en œuvre

Obstacles technologiques observés pour la plate-forme thermochimique

Le principal problème technique touchant la production thermochimique de combustibles et de produits chimiques est la qualité du gaz de synthèse biologique, qui est plus hétérogène que celle du gaz de synthèse à base de gaz naturel. Alors que les approches techniques pour la production de l’hydrogène, du méthanol et des combustibles liquides obtenus par le procédé FT à partir de gaz de synthèse sont bien documentées, les gaz d’alimentation doivent être relativement propres pour que ces procédés soient rentables. À cause de la nature hétérogène de la biomasse, le nombre de substances inhibitrices et la composition générale des gaz de synthèse sont plus variables et donc, leur traitement est plus complexe. Il y a un autre problème, le déploiement à grande échelle nécessaire afin de profiter des économies d’échelle possibles pour la plupart de ces procédés, ce qui fait que le coût de la production du gaz de synthèse peut facilement dépasser 50 % du coût total du procédé.30 L’un des principaux problèmes que présente la synthèse du méthanol est que le gaz de synthèse extrait de la biomasse a tendance à être pauvre en hydrogène par rapport au gaz de synthèse à base de gaz naturel. 30 Spath, P. et Dayton, D. (2003). Preliminary screening - technical and economic assessment of synthesis gas to fuels.


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Pour être rentable, la synthèse du méthanol nécessite un rapport hydrogène/monoxyde de carbone de 2:1. Des travaux en cours portent sur l’utilisation de gaz de synthèse avec un rapport plus faible.31 Certains problèmes communs associés notamment au procédé Fisher-Tropsch concernent la faible sélectivité des produits synthétisés (et de la production inévitable de coproduits qui peuvent être non souhaitables, notamment des oléfines, des paraffines et des produits oxygénés), ainsi que la sensibilité du catalyseur à la contamination dans le gaz de synthèse, qui peut inhiber la réaction catalytique. Afin de réduire les coûts de production à des valeurs acceptables, il faut des travaux supplémentaires pour améliorer la capacité des catalyseurs à résister aux substances inhibitrices.32

Obstacles technologiques observés pour la plate-forme de bioconversion

Les défis les plus sérieux qui touchent la plate-forme de bioconversion concernent notamment l’amélioration de l’efficacité de l’étape du prétraitement, la diminution des coûts de l’étape de l’hydrolyse enzymatique et l’amélioration de l’efficacité d’ensemble du procédé, en tirant profit des synergies qui existent entre les diverses étapes des procédés. il faut aussi améliorer la rentabilité du procédé en fabriquant des coproduits qui peuvent augmenter les revenus. Afin d’améliorer la capacité de l’étape du prétraitement à optimiser la biomasse pour l’hydrolyse enzymatique, un consortium de chercheurs du Canada et des États-Unis, notamment ceux de notre groupe de l’Université de la Colombie-Britannique, examinent un certain nombre de techniques inhabituelles de réduction en pâte. Le Biomass Refining Consortium for Applied Fundamentals an Innovation (CAFI) s’est donné pour objectif d’améliorer l’efficacité et la base de connaissances sur les technologies de prétraitement.33 Les prétraitements examinés par le consortium sont notamment des systèmes à base d’eau, comme le prétraitement trituration à la vapeur-explosion, des traitements par des acides comme l’acide sulfurique (H2SO4), concentrés ou dilués, des traitements alcalins qui utilisent de l’ammoniac recirculé ou un traitement modifié vapeur-explosion (AFEX), ainsi que des systèmes de trituration à solvant organique, utilisant par exemple de l’acide acétique ou de l’éthanol. Des recherches fondamentales portant sur les caractéristiques dynamiques de la bioconversion ont aussi examiné en détail les coûts de l’hydrolyse enzymatique, qui doivent tenir compte de la complexité de la matrice lignocellulosique. En quatre ans, des projets coordonnés de Novozymes, Genencor et du National Renewable Energy Laboratory des États-Unis ont permis de réduire par un facteur d’environ 30 les coûts de l’hydrolyse enzymatique de substrats idéaux.34 L’intégration des diverses étapes des procédés et l’efficacité croissante de ceux–ci sont améliorées par des programmes de recherche intégrés, réalisés en collaboration par des unités de développement des procédés et par des installations pilotes ou de démonstration du monde entier. Les unités de développement des procédés sont situées à l’Université de la Colombie-Britannique, à l’Université Lund (Suède), ainsi qu’au National Renewable Enegy Laboratory des États-Unis (NREL). Les autres installations sont notamment l’installation pilote d’Etek Etanolteknik en Suède, les usines de démonstration d’Abengoa en Espagne et aux États-Unis, et l’usine de démonstration d’Iogen au Canada. Les chercheurs qui travaillent en réseaux à différentes échelles des procédés ont combiné leurs efforts pour résoudre ces problèmes. Il faut souligner que la plupart de ces installations avaient été conçues pour produire du bioéthanol comme principal produit, mais qu’elles peuvent être configurées pour l’étude de divers coproduits.

31 Bhatt, B.L. et al. (1999). Preprints - American Chemical Society, Division of Petroleum Chemistry 44(1) : 25-27. 32 DOE. (2006). Catalytic conversion. 33 Wyman, C. E. et al. (2005). Bioresource Technol. 96(18) : 1959-1966. 34 Novozymes. (2005). Novozymes and NREL reduce enzyme cost. Communiqué de presse, 14 avril 2005.


123

Problèmes au niveau des organisations Afin de mettre en oeuvre de nouvelles plates-formes technologiques, l’industrie forestière doit faire un effort significatif en formation. Les dirigeants de cette industrie doivent adopter une toute nouvelle attitude et il faut recruter les experts nécessaires pour divers secteurs, notamment en agriculture, en énergie et en biotechnologie. Les entreprises de produits du bois doivent aussi former des partenariats stratégiques afin de se tailler une place dans de nouveaux marchés situés en marge des marchés des produits traditionnels. Il faudra vraisemblablement créer des partenariats avec des sociétés internationales qui font affaire dans le monde entier, ainsi qu’avec des petites entreprises qui travaillent au développement de technologies et de procédés qui peuvent jouer le rôle de locomotive dans l’industrie de demain. Le gouvernement a un rôle important à jouer en réduisant au minimum les risques et en encourageant les investissements, à mesure que les nouvelles technologies seront adoptées par le secteur forestier canadien. Il est essentiel que les programmes d’assainissement de l’air, d’énergie renouvelable, de carburants de transport renouvelables, d’emploi rural et de diversification économique du secteur et des ressources soient bien coordonnés afin de permettre à l’industrie d’obtenir le plus d’avantages possible. Les universités et les instituts de recherche du Canada ont aussi un rôle important à jouer en créant une nouvelle image pour le secteur forestier, car ce sont eux qui propagent une bonne partie des nouvelles idées et des nouvelles technologies. Leur mission est de créer des programmes de recherche efficaces répondant aux besoins du secteur forestier au cours des vingt prochaines années. Il est essentiel que les universités, les instituts de recherche, le gouvernement et l’industrie collaborent pour garantir que la recherche est bien ciblée et orientée vers les avenues les plus prometteuses. Comment on peut surmonter les obstacles au bioraffinage Ce Livre blanc a insisté sur le développement de technologies de bioénergie en fonction de deux plates-formes technologiques, qui sont toutes deux capables de produire des biocombustibles liquides en plus de plus des types habituels de bioénergie. Ces technologies sont aussi capables de produire un certain nombre de produits chimiques et de matières premières. En bref, il est proposé que le bioraffinage devienne un modèle pour l’industrie forestière canadienne de demain. L’utilisation du modèle de bioraffinage permet à l’industrie forestière d’exploiter les meilleures et les plus récentes technologies en cours de développement. Le bioraffinage du bois peut offrir à la société mondiale, et notamment au Canada, beaucoup d’avantages touchant l’environnement, l’économie et la sécurité. Par exemple, l’énergie, les combustibles et les produits chimiques fabriqués à partir de biomasse renouvelable sont caractérisés par des émissions réduites de gaz carbonique, par rapport au pétrole, et ils peuvent ainsi contribuer à répondre aux défis du changement climatique.35 Le Canada peut utiliser les produits de bioraffinage pour s’acquitter de ses engagements dans le cadre du protocole de Kyoto, ou pour atteindre les objectifs nationaux de salubrité de l’air établis par des politiques nationales. Les installations de traitement qui sont obligées de convertir la biomasse en produits à valeur ajoutée peuvent créer des emplois directs et indirects, contribuer au développement régional et économique, et augmenter les revenus qui dépendent des ressources dans les régions rurales du pays.36 Et, ce qui est peut-être plus important, le bioraffinage ouvre de nouvelles voies à l’industrie forestière, en lui fournissant l’occasion de se diversifier bien au-delà des limites des produits traditionnels de la forêt.

35 Braune, I. (1998), Ber. Landwirtsch. 76(4), 580-597. 36 Morris, D. (2000), Carbohydrate Economy Newsletter, Fall 2000 Issue, Institute for Local Self Reliance, Washington, DC.


124

Concept du bioraffinage Le concept du bioraffinage du bois s’inspirera en grande partie des procédés actuels de bioraffinage de l’amidon, qui sont répandus dans le monde entier. Il est peut-être possible de modifier les usines de pâte par l’ajout de nouvelles étapes destinées à libérer les composés chimiques du bois ou à produire de la chaleur et de l’énergie de façon plus efficace. Toutefois, il est sans doute plus opportun de mettre l’accent sur les scieries modernes, qui sont en pleine expansion, par l’ajout de nouvelles installations de traitement qui nous permettraient d’utiliser leurs résidus sans coûts de transport supplémentaires. Dans certains cas, des considérations économiques peuvent dicter la mise en œuvre de nouvelles installations « vertes » construites sur mesures pour des traitements de thermochimie ou de bioconversion. Les décisions dépendront en grande partie des économies d’échelle possibles. Bien que des technologies comme la bioconversion fonctionnent bien à des échelles relativement petites, d’autres, par exemple la conversion thermochimique, nécessitent de grandes installations. Une installation de bioraffinage doit pouvoir fabriquer directement des produits finis ou des composés intermédiaires qui peuvent être convertis en produits finis dans d’autres installations. À cause de la complexité de leur structure chimique, l’isolation des constituants chimiques des composés lignocellulosiques est difficile et relativement coûteuse. Les technologies de bioraffinage privilégient l’option de la compensation de ces coûts par la coproduction de produits à valeur élevée fabriqués en petits volumes pour certains créneaux du marché, parallèlement à des produits de moindre valeur obtenus par les plates-formes industrielles habituelles, par exemple des produits chimiques, des combustibles ou de l’énergie. Bioraffinage horizontal et vertical La plus grande partie de la documentation décrit le bioraffinage comme un procédé « horizontal », c.-à-d. un procédé à installation unique capable de produire, à partir d’une seule matière première, une combinaison souhaitée d’énergie, de combustibles et de produits chimiques, en même temps que des matières à valeur ajoutée. Toutefois, il faut noter que le bioraffinage est aussi un procédé « vertical », car il peut augmenter la recyclabilité à chacune des étapes du traitement des produits de la forêt. Le bois est une matière à recyclabilité inhérente. En effet, les fibres de papier peuvent être recyclées et réutilisées plusieurs fois pour la fabrication de nouvelles rames de papier, et on sait que le bois d’oeuvre peut être récupéré et réutilisé plusieurs fois par des artisans qualifiés. Une stratégie intégrée qui créerait des normes de recyclabilité dans toute la chaîne de valeur des produits de la forêt permettrait aux fibres de passer successivement des utilisations de bois massif aux produits de panneautage et aux poutres, aux biomatériaux, aux produits de carton et de papier et enfin, aux applications de fabrication de produits chimiques et de combustibles, et enfin, aux systèmes de récupération d’énergie. En utilisant les fibres dans le cadre d’un processus de « bioraffinage vertical », il est possible de prolonger les utilisations de chaque arbre pendant plusieurs siècles. Ce type de stratégie améliorerait grandement l’aptitude des forêts canadiennes à répondre aux nombreuses demandes en matières premières, en produits chimiques, en combustibles et en énergie. Fondée sur la réputation de bonne gérance environnementale de l’industrie forestière, cette stratégie contribuerait à créer de nouveaux débouchés dans l’ensemble de la gamme des usages traditionnels et non traditionnels. Les stratégies combinées de bioraffinage vertical et horizontal constitueraient, pour l’industrie forestière canadienne, une feuille de route prometteuse pour un avenir réinventé, à la fois dynamique et responsable.


125

Recommandations Nous avons formulé sept grandes recommandations de politique pour développer au Canada un secteur des bioénergies fondé sur les ressources forestières. Elles portent aussi bien sur des principes généraux que sur des points particuliers concernant des combustibles spécifiques.

1. Tous les paliers de gouvernement devraient envisager la possibilité d’une approche à trois volets pour le développement d’une capacité bioénergétique au Canada :

a. Utilisation des modèles existants de programmes gouvernementaux qui peuvent réduire au minimum, du point de vue des investisseurs, les risques économiques associés à l’établissement d’une infrastructure bioénergétique au Canada.

b. Introduction, sous forme d’allègements fiscaux ou de crédits aux producteurs, d’incitations économiques pour la production de bioénergies, qui tiennent compte de leur provenance et des coûts de production, ainsi que des possibilités de fabrication de coproduits ou d’activités de bioraffinage.

c. Introduction, sous forme d’allègements fiscaux ou de subventions, d’incitations économiques pour l’utilisation de bioénergies par les consommateurs, qui se traduiraient par des prix inférieurs pour cette forme d’énergie.

2. Le financement gouvernemental de tous les aspects de la RD et D liés aux technologies

transformantes devrait être distinct de celui des technologies traditionnelles, et il devrait être lié au développement des installations de bioraffinage. La plate-forme technologique à choisir ne devrait pas être déterminée par une politique, mais son choix doit tenir compte de l’évaluation des capacités techniques de l’industrie, des coproduits possibles et du rendement économique dans son ensemble.

3. Dans la mesure du possible, le financement des installations de bioénergie devrait être

harmonisé avec les programmes d’énergie renouvelable et d’autres programmes synergiques, par exemple les programmes d’emploi rural et d’aide à l’agriculture, afin de soutenir le plus possible le développement des infrastructures. À cette fin, il faut un dialogue et une collaboration continuels entre les ministères, ainsi qu’entre les divers homologues des gouvernements fédéral et provinciaux. On faciliterait ainsi la détermination des plates-formes technologiques optimales pour des applications spécifiques.

a. Dans les cas où on met l’accent sur le développement à court terme de l’économie rurale en favorisant des nouveaux produits à valeur ajoutée, la plate-forme de la bioconversion est l’option de choix pour les activités de bioraffinage.

b. Dans les cas où les bioénergies doivent répondre à des besoins immédiats en électricité ou en énergie, la plate-forme thermochimique est l’option de choix pour les activités de bioraffinage.

4. Tout au long du développement de ces technologies transformantes, il est important que tous

les paliers de gouvernement continuent à fournir le financement requis pour faire face aux défis et aux obstacles technologiques. Ce financement devrait tenir compte des recherches nécessaires pour la production en aval de biocombustibles, de produits chimiques à valeur ajoutée et de bioénergie.

5. Afin de promouvoir l’utilisation du bioéthanol produit à partir du bois au Canada, les

gouvernements devraient envisager la possibilité d’appliquer l’approche suivante :


126

a. Introduction de mécanismes visant à encourager la fabrication et/ou l’importation de véhicules multicarburants pouvant utiliser des mélanges à forte teneur en bioéthanol (E85), ainsi que de mécanismes visant à encourager les consommateurs et les propriétaires de parcs de véhicules à passer aux véhicules à moteur diesel.

b. Établissement de liens entre la politique pour les combustibles renouvelables et une politique pour les bioproduits verts afin de promouvoir autant que possible la création d’infrastructures fondées sur la bioconversion.

c. Maintien de liens étroits avec les États-Unis, afin de profiter des avancées de leurs plates-formes de bioconversion dans les secteurs agricole et chimique.

6. Afin de promouvoir l’utilisation des carburants diesel biosynthétiques produits à partir du

bois, les gouvernements devraient examiner la faisabilité de l’approche suivante :

a. Introduction de mécanismes visant à encourager la fabrication et/ou l’importation de véhicules à moteur diesel pouvant utiliser des mélanges à forte teneur en mélanges de carburants diesels biosynthétiques, ainsi que de mécanismes visant à encourager les consommateurs et les propriétaires de parcs de véhicules à acheter des véhicules à moteur diesel.

b. Créer un dialogue entre les gouvernements fédéral et provinciaux pour examiner la possibilité d’adopter un modèle de taxation du carburant de type européen, qui favorise le carburant diesel en augmentant le prix de l’essence. La promotion de l’utilisation du carburant diesel est une première étape essentielle pour une plus grande utilisation du carburant diesel biosynthétique au Canada.

c. Établissement de liens entre la politique de l’énergie renouvelable et la politique des carburants renouvelables afin de promouvoir autant que possible la création d’infrastructures fondées sur l’énergie thermochimique.

7. Établissement d’un Centre d’innovation qui regrouperait l’ensemble des compétences

canadiennes pour la recherche en bioraffinage, notamment en obtenant la participation des intervenants du gouvernement, de l’industrie et des universités. Nous croyons que ce centre devrait être établi dans une université canadienne et utiliser les services d’experts des secteurs du commerce, de l’ingénierie, des biotechnologies et des politiques.

a. Soutien du Centre par un mode de financement qui tienne compte des améliorations techniques possibles permettant d’augmenter les capacités de production de bioénergie, notamment par des activités de bioraffinage « horizontales » et « verticales ».

b. Promotion des occasions de partenariat de recherche dans des domaines interdisciplinaires entre des universités et des entreprises du Canada et des États-Unis, qui devraient permettre l’application des leçons apprises dans les secteurs agricole et chimique aux secteurs de la foresterie et de l’énergie du Canada.

c. Établissement d’une capacité de démonstration et d’application à grande échelle des procédés pour fournir à l’industrie des données concrètes sur les applications commerciales de ces procédés.

d. Création au sein du Centre d’une direction des recherches sur les politiques, qui travaillerait en étroite collaboration avec le gouvernement, qui diffuserait l’information dans le réseau de recherches technologiques et qui établirait la priorité des nouvelles avancées en fonction de leur capacité à répondre aux objectifs des politiques canadiennes.


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B-5 Perspectives internationales : Vision et stratégies européennes Préparé par : Patrice Mangin, Ph. D., directeur général, Centre Intégré en Pâtes et Papiers; et ancien président du groupe de recherche de la Confédération des industries papetières européennes (CEPI).

Vision et stratégies pour les industries de pâtes et papiers…

une perspective européenne

Vision et stratégies pour les industries de pâtes et papiers…

une perspective européenne

Patrice Mangin, directeur général, Centre Intégré en Pâtes et Papier Chaire de recherche en impression et communications graphiques Québecor, UQTR

Patrice Mangin, directeur général, Centre Intégré en Pâtes et Papier Chaire de recherche en impression et communications graphiques Québecor, UQTR

2

Confédération des industries papetières européennes (CEPI) - Quelques statistiques…Confédération des industries papetières européennes (CEPI) - Quelques statistiques…

400 MM €95 MT papier/carton279 000 emplois (directs)

Chaîne complète (forêt, bois) : 4 millions d’emplois1 280 usines

42% récupéré (57% récupération), 43% bois-pâte, 1% autres, 14% non ligneux29% production mondiale (31% Amérique du Nord et 30% Asie)49% papiers graphiques, 40% carton/emballage et 11% papiers domestiques et hygiéniques et de spécialité.

400 MM €95 MT papier/carton279 000 emplois (directs)

Chaîne complète (forêt, bois) : 4 millions d’emplois1 280 usines

42% récupéré (57% récupération), 43% bois-pâte, 1% autres, 14% non ligneux29% production mondiale (31% Amérique du Nord et 30% Asie)49% papiers graphiques, 40% carton/emballage et 11% papiers domestiques et hygiéniques et de spécialité.


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3

Comités permanents de la CEPIComités permanents de la CEPI

Comité sur les forêtsComité sur l’environnementComité sur le recyclageComité des directeurs d’associationsGroupe de recherche

Comité sur les forêtsComité sur l’environnementComité sur le recyclageComité des directeurs d’associationsGroupe de recherche

4

Membres de la Confédération des industries papetières européennes : 19/25Membres de la Confédération des industries papetières européennes : 19/25

Membres:Allemagne, Autriche, Belgique, Espagne, Danemark, Finlande, France, Hongrie, Irlande, Italie, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, Républiquetchèque, Royaume-Uni, Slovaquie, Suède et Suisse.

Membres:Allemagne, Autriche, Belgique, Espagne, Danemark, Finlande, France, Hongrie, Irlande, Italie, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, Républiquetchèque, Royaume-Uni, Slovaquie, Suède et Suisse.


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5

Les objectifs du groupe de recherchede la CEPI sont …Les objectifs du groupe de recherchede la CEPI sont …

1. Représenter les intérêts de la recherche dans le domaine de la pâte, du papier et du carton à l’échelle de l’UE et nationale.2. Déterminer les besoins de recherche de l’industrie et les opportunités.3. Communiquer ces besoins à l’UE et aux organismes gouvernementaux des pays. 4. Faire mieux connaître la disponibilitédes fonds internationaux pour la recherche.

1. Représenter les intérêts de la recherche dans le domaine de la pâte, du papier et du carton à l’échelle de l’UE et nationale.2. Déterminer les besoins de recherche de l’industrie et les opportunités.3. Communiquer ces besoins à l’UE et aux organismes gouvernementaux des pays. 4. Faire mieux connaître la disponibilitédes fonds internationaux pour la recherche.

6

Objectifs du groupe de recherche de la CEPI :Objectifs du groupe de recherche de la CEPI :

5. Accroître la coopération en matière de R&D entre les pays membres de la CEPI.6. Superviser le groupe de travail de la CEPI sur les essais comparatifs. 7. Formuler des opinions approfondies sur des questions d’ordre technique.8. Entretenir une collaboration avec l’EUCEPA (Comité européen de liaison pour la cellulose et le papier).…

5. Accroître la coopération en matière de R&D entre les pays membres de la CEPI.6. Superviser le groupe de travail de la CEPI sur les essais comparatifs. 7. Formuler des opinions approfondies sur des questions d’ordre technique.8. Entretenir une collaboration avec l’EUCEPA (Comité européen de liaison pour la cellulose et le papier).…


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Rapport de stratégie du GR de la CEPI Sur la recherche axée sur les pâtes et papiersUn document de travail (Novembre 2000)

Rapport de stratégie du GR de la CEPI Sur la recherche axée sur les pâtes et papiersUn document de travail (Novembre 2000)

Objectifs du rapport :Réviser la R&D en fonction des problèmes rencontrés par l’industrie européenne des pâtes et des papiers.Fournir au conseil de la CEPI des points de vue documentés sur le rôle de la CEPI en matière de R&D.

Présentation du rapport aux CEO de la CEPIAnalyse en ateliersMise en œuvre toujours en cours: s’assurer des compétences, éducation, image publique, 6e et 7e UE-FP,…

Objectifs du rapport :Réviser la R&D en fonction des problèmes rencontrés par l’industrie européenne des pâtes et des papiers.Fournir au conseil de la CEPI des points de vue documentés sur le rôle de la CEPI en matière de R&D.

Présentation du rapport aux CEO de la CEPIAnalyse en ateliersMise en œuvre toujours en cours: s’assurer des compétences, éducation, image publique, 6e et 7e UE-FP,…

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Faits saillants(1)Faits saillants(1)

L’industrie européenne des pâtes et papiers connaît des changements énormes et rapides en raison: de la mondialisation, une faible rentabilité, une sensibilisation àl’environnement et une révolution de l’information.

Il n’est pas garanti que la prééminence technologique actuelle de l’Europe dans le domaine des pâtes et papiers se poursuivra indéfiniment.

L’industrie européenne des pâtes et papiers connaît des changements énormes et rapides en raison: de la mondialisation, une faible rentabilité, une sensibilisation àl’environnement et une révolution de l’information.

Il n’est pas garanti que la prééminence technologique actuelle de l’Europe dans le domaine des pâtes et papiers se poursuivra indéfiniment.


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Faits saillants (2)Faits saillants (2)

La réputation de l’industrie papetière, que ce soit pour y investir ou pour y travailler, est faible.

Le rôle de la R&D pour consolider cette réputation n’est pas très bien connu et peu exploité.

Une petite partie seulement des sommes investies en R&D va dans le développement et la création de produits ligneux radicalement nouveaux. Technologies transformativesL’UE ne subventionne qu’un faible pourcentage de R&D dans les pâtes et papiers.

La réputation de l’industrie papetière, que ce soit pour y investir ou pour y travailler, est faible.

Le rôle de la R&D pour consolider cette réputation n’est pas très bien connu et peu exploité.

Une petite partie seulement des sommes investies en R&D va dans le développement et la création de produits ligneux radicalement nouveaux. Technologies transformativesL’UE ne subventionne qu’un faible pourcentage de R&D dans les pâtes et papiers.

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Principales conclusions (1)Principales conclusions (1)

La prospérité à long terme de l’industrie papetière européenne est en danger si l’on n’assure pas le développement à long terme des compétences.

La R&D est indispensable pour relever les défis à court et à long terme de l’industrie.

Une approche européenne est pertinente et importante dans les domaines essentiels de R&D, surtout dans les questions environnementales liées à la chaîne complète d’approvisionnement.

La prospérité à long terme de l’industrie papetière européenne est en danger si l’on n’assure pas le développement à long terme des compétences.

La R&D est indispensable pour relever les défis à court et à long terme de l’industrie.

Une approche européenne est pertinente et importante dans les domaines essentiels de R&D, surtout dans les questions environnementales liées à la chaîne complète d’approvisionnement.


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11


La R&D sur les pâtes et papiers doit englober un volet multidisciplinaire plus important, y compris sur des aspects non technologiques.

La R&D sur les pâtes et papiers doit intégrer l’ensemble de l’industrie forestière.

Les spécialistes en R&D doivent s’atteler plus efficacement à rendre ses avantages évidents pour l’industrie.

La R&D sur les pâtes et papiers doit englober un volet multidisciplinaire plus important, y compris sur des aspects non technologiques.

La R&D sur les pâtes et papiers doit intégrer l’ensemble de l’industrie forestière.

Les spécialistes en R&D doivent s’atteler plus efficacement à rendre ses avantages évidents pour l’industrie.

12

Les questions sont :Quel genre de recherche?

appliquée de base, marché forestier, technique, autres disciplines, technologies transformatives – supplémentaire

Qui la mène?Sociétés papetières, fournisseurs, instituts, universités… Intégration & coopération? Comment?

Et qui la finance?Industrie – Secteur public

Les questions sont :Quel genre de recherche?

appliquée de base, marché forestier, technique, autres disciplines, technologies transformatives – supplémentaire

Qui la mène?Sociétés papetières, fournisseurs, instituts, universités… Intégration & coopération? Comment?

Et qui la finance?Industrie – Secteur public



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(a) INTEGRATION DE LA RECHERCHE (a) INTEGRATION DE LA RECHERCHE AU NIVEAU EUROPAU NIVEAU EUROPÉÉENEN

AUTOUR DES PRINCIPAUX OBJECTIFS

(c) RENFORCEMENT DES (c) RENFORCEMENT DES FONDATIONS DE LFONDATIONS DE L’’ERAERA

(b) SRUCTURATION DE (b) SRUCTURATION DE LL’’ERAERA

EURATOMEURATOM

6e Programme-cadre (terminé en 2006), un instrument pour créer un espace européen de recherche (ERA)

6e Programme-cadre (terminé en 2006), un instrument pour créer un espace européen de recherche (ERA)

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“Industrie du bois” élément de EOL“Industrie du bois” élément de EOL

Pâtes et papiers

Commandede procédé

automatisation

Matériauxrenouvelables

Impression

Bois,Textile

Recherchesur les

matériaux:séchage

Recherchesur les

matériaux:couchage

Recherchesur les

matériaux:emballage

Bio-technologie


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Matériaux multifonctionnels fondés sur le savoirMatériaux multifonctionnels fondés sur le savoir

Partenariats de RTD de premier ordreMatériaux fondés sur le savoirRecherche à risque élevé et à long termeImportantes découvertes grâce à de

nouveaux matériaux, y compris des matières premières renouvelables

Produits du papier

Partenariats de RTD de premier ordreMatériaux fondés sur le savoirRecherche à risque élevé et à long termeImportantes découvertes grâce à de

nouveaux matériaux, y compris des matières premières renouvelables

Produits du papier

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Matériaux multifonctionnels fondés sur le savoirMatériaux multifonctionnels fondés sur le savoir

Progrès des connaissances fondamentalesCompréhension des phénomènes associés

aux matériauxTransformation et traitement

Maîtriser la chimie et créer de nouvelles avenues de transformation Science et technologies de surface et

d’interfaceSoutien technique

Nouveaux matériaux sur mesureNouveaux matériaux à très hautes

performances et fondés sur le savoir

Progrès des connaissances fondamentalesCompréhension des phénomènes associés

aux matériauxTransformation et traitement

Maîtriser la chimie et créer de nouvelles avenues de transformation Science et technologies de surface et

d’interfaceSoutien technique

Nouveaux matériaux sur mesureNouveaux matériaux à très hautes

performances et fondés sur le savoir


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Nouveaux processus et dispositifs de fabricationNouveaux processus et dispositifs de fabrication

Vers une industrie fondée sur le savoir et la valeur ajoutée, l’amélioration de la compétitivité et le développement durable.Collaboration entre le milieu de la

recherche et l’industrie sur de nouveaux concepts de fabrication et de production.Percées dans le développement

organisationnel, technologique et l’amélioration de la qualité.

Vers une industrie fondée sur le savoir et la valeur ajoutée, l’amélioration de la compétitivité et le développement durable.Collaboration entre le milieu de la

recherche et l’industrie sur de nouveaux concepts de fabrication et de production.Percées dans le développement

organisationnel, technologique et l’amélioration de la qualité.

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Procédés et dispositifs : prioritésProcédés et dispositifs : prioritésSystèmes de fabrication flexibles et intelligents

Nouvelles technologies de productionNouvelles technologies et nouvel équipement de production d’un maniement facileCréation de “communautés du savoir” incluant la gestion de la chaîne d’approvisionnementProduits et services fondés sur le savoir et la valeur ajoutée dans les industries traditionnelles

Recherche sur les systèmes et le contrôle des risquesChangements radicaux dans les industries de “matériaux de base” vers une production moins polluante, plus sûre et plus éco-efficienteGestion durable des déchets et réduction des risques

Cycle de vie des systèmes, produits et servicesOptimisation des interactions production- utilisation-consommation Sensibilisation accrue des utilisateurs

Systèmes de fabrication flexibles et intelligentsNouvelles technologies de productionNouvelles technologies et nouvel équipement de production d’un maniement facileCréation de “communautés du savoir” incluant la gestion de la chaîne d’approvisionnementProduits et services fondés sur le savoir et la valeur ajoutée dans les industries traditionnelles

Recherche sur les systèmes et le contrôle des risquesChangements radicaux dans les industries de “matériaux de base” vers une production moins polluante, plus sûre et plus éco-efficienteGestion durable des déchets et réduction des risques

Cycle de vie des systèmes, produits et servicesOptimisation des interactions production- utilisation-consommation Sensibilisation accrue des utilisateurs


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Changements planétaires et ÉcosystèmesChangements planétaires et Écosystèmes

Stratégies de gestion durable des terres, terres agricoles et forêts comprises :

Développement et application des démarches et outils intégrés pour assurer la viabilité à long terme de l’état des forêts et de leur productivité. Rôle et incidence de la chaîne complète forêt/bois tenant compte des aspects de multifonctionnalité, y compris la dimension régionale et internationale et les besoins de la société. L’intégration, la durabilité des différentes étapes de la chaîne complète forêt/bois et les cibles des objectifs environnementaux, économiques et sociaux (sur le plan local, régional, mondial) devraient être inclus dans les systèmes de production forestière et dans les analyses des procédés technologiques et industriels.

Stratégies de gestion durable des terres, terres agricoles et forêts comprises :

Développement et application des démarches et outils intégrés pour assurer la viabilité à long terme de l’état des forêts et de leur productivité. Rôle et incidence de la chaîne complète forêt/bois tenant compte des aspects de multifonctionnalité, y compris la dimension régionale et internationale et les besoins de la société. L’intégration, la durabilité des différentes étapes de la chaîne complète forêt/bois et les cibles des objectifs environnementaux, économiques et sociaux (sur le plan local, régional, mondial) devraient être inclus dans les systèmes de production forestière et dans les analyses des procédés technologiques et industriels.

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La chaîne de produits Forêt-BoisLa chaîne de produits Forêt-Bois

Euro

pe d

u S

udEu

rope

cen

tral

eEu

rope

du

Nor

d

Produits du bois

Version 020806

Pâte et papier

Nouveaux produits et bioénergie


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21

Objectifs principauxObjectifs principaux

A.Impact

environnemental+ changements planétaires:

CO2, autre pollution+ Biodiversité +régional, + local

B.Impact social

+ Développement régional,emploi

+ SME+ Culture, loisirs+ Foresterie, agriculture+ …

C.Impact

économique+ Meilleurs produits

+ Utilisation plus grande+ Compétitivité+ Recyclage+ …

22 M€(16 M€ UE)

22

Plan d’ensemblePlan d’ensemble

Analyse intégrée

Aménagement forestier

De la forêt aux opérations

industrielles

De l’industrie à l’utilisateur

finalRecyclage

Demandes des utilisateurs et relations avec

ceux-ci

Production industrielle

Utilisation axée sur le

produit

Données communes

Acquisition

Besoins

Echa

nge


138

23

7e Programme-cadre européen Budget total : 73 215 MM€7e Programme-cadre européen Budget total : 73 215 MM€

1. Santé2. Alimentation, agriculture et biotechnologie3. Technologies de l’information et de la communication4. Nanosciences, nanotechnologies, matériaux et nouvelles technologies de production5. Énergie6. Environnement (changements climatiques inclus)7. Transports (aéronautique comprise)8. Sciences socio-économiques et humaines9. Sécurité et espace

1. Santé2. Alimentation, agriculture et biotechnologie3. Technologies de l’information et de la communication4. Nanosciences, nanotechnologies, matériaux et nouvelles technologies de production5. Énergie6. Environnement (changements climatiques inclus)7. Transports (aéronautique comprise)8. Sciences socio-économiques et humaines9. Sécurité et espace

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7e Programme-cadre européen7e Programme-cadre européen

Axes majeursAxes majeurs


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Mot de la fin…Mot de la fin…

L’UE intègre sa R&D en P&P Scandinavie (STFI, Packforsk, IMT, Acreo et PFI…devenues STFI)Long processus

Mêmes défis que le Canada concernant les technologies transformatives

Des approches multiculturelles et multidisciplinaires intégrées pourraient être un atout

L’UE finance surtout l’intégration ERAFaible part de financement pour les industries P&P et/ou la chaîne forêt-bois

Buts /objectifs élevésScandinavie perçue comme un chef de file en R&D

L’UE intègre sa R&D en P&P Scandinavie (STFI, Packforsk, IMT, Acreo et PFI…devenues STFI)Long processus

Mêmes défis que le Canada concernant les technologies transformatives

Des approches multiculturelles et multidisciplinaires intégrées pourraient être un atout

L’UE finance surtout l’intégration ERAFaible part de financement pour les industries P&P et/ou la chaîne forêt-bois

Buts /objectifs élevésScandinavie perçue comme un chef de file en R&D

forum sur les technologies transformatives -- politiques des sciences forestière

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