valorisation des résidus industriels dans des produits à ... · laboratoire des biomatériaux...
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F. Erchiqui, Ph.d
Professeur Titulaire, Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue
Laboratoire des biomatériaux
Laboratoire de bioplasturgie et nanotechnologie
Valorisation des résidus industriels dans des produits à
valeur ajoutée: de la recherche académique aux applications
industrielles
1
Comité de citoyens pour un Vaudreuil durable (CVD)
Remerciements
2
Groupe de travail mixte (projet Vaudreuil au-delà de 2022)
Promoteur du projet Vaudreuil au-delà de 2022 (Rio Tinto Aluminium)
Y-a-t-il une solution de rechange à l’entreposage des résidus de bauxite?
Valorisation des résidus de bauxite solide à grand volume
Approche: Travail en partenariat (milieu, industrie, université)
Préoccupation des citoyens
3
Article paru dans le Quotidien du 22 mars 2016
Motivation personnelle (citoyen de Jonquière)
Motivation professionnelle (chercheur en valorisation)
Volet I- Ma spécialisation: valorisation des résidus végétaux
Intérêt scientifique et motivation
Matériaux organiques (plastique et bois) et leur impact environnemental
Valorisation des résidus végétaux dans des produits finis
Volet II- Ma vision quant à la valorisation des résidus de bauxite
Vers la valorisation des résidus de bauxite
Exemples potentiels de valorisation de la bauxite
Stratégie visée par la valorisation
Consortium régional sur la valorisation
Laboratoire (Objectifs, vision et financement)
Défis
Plan de l’exposé
4
Contribuer au développement durable par les sciences de l’ingénieur.
Intérêt scientifique et motivation
5
Valoriser les résidus végétaux et minéraux dans des produits
composites.
Intérêt scientifique
Motivation
Les matériaux organiques
•Polymères synthétiques
•Polymères naturels 6
Prévisions de marchés des plastiques et bioplastiques (Premier Colloque québécois sur les bioplastiques composables, 2 juin 2011 Sherbrooke: Michel Lachance)
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Demande des matériaux organiques dans le marché mondial
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Les matériaux organiques
Erchiqui Fouad: [email protected]
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)
Année
Prévisions de marchés des plastiques et bioplastiques (Premier Colloque québécois sur les bioplastiques composables, 2 juin 2011 Sherbrooke: Michel Lachance)
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Demande des matériaux organiques dans le marché mondial
Les matériaux organiques
3000
1100
Canada
Québec
Entreprises en plasturgie
Association canadienne des fabricants de produits chimiques, Association canadienne de l'industrie des plastiques, Développement économique Canada et Statistiques Canada 9
Plasturgie dans le marché de l’emploi: Québec/Canada
Les matériaux organiques
10
Impact des matériaux organiques sur l’environnement
Référence: http://www.ledevoir.com/environnement/actualites-sur-l-environnement/407292/de-veritables-depotoirs-marins
A l'exception de l'exploitation forestière, la production annuelle des déchets de bois et de sous-produits du
bois s'élève à plus de 10 millions de t. A elles seules, les scieries génèrent 60 % de ce tonnage.
11
Impact des matériaux organiques sur l’environnement
Référence: http://www.actu-environnement.com/phe/detail_photo.php4?ref=814
Valoriser le résidu
dans un produit Fini
Ca
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risa
tion
du
pro
cé
dé
Pré-production
Caractéristiques du produit (numérique)
Optimisation du procédé (réduction du coût de fabrication)
Procédé de fabrication
Produit issu du procédé
Ca
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De la valorisation des résidus aux produits finis
Fabrication virtuelle du produit
Production 12
Élaboration du composite
validation
Secteurs d’intérêt
Bâtiment
Construction
Énergie
Transport
Secteurs et procédés visés par
les activités scientifiques
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Bâtiment
Profilés, revêtements muraux et de sols,
tuyaux, isolation, mobilier …
Tuyaux en PVC Tuyaux en Polyéthylène
14
Construction
bloc à bancher
Gravier de clôture
15
Énergie
16
Figure. Pales de rotor d’éolienne en
plastique chargé par des renforts
végétaux (sciure de bois, fibres bois
sous utilisées, fibre de chanvre, etc.)
Transport
Carrosserie, bateaux, tableaux de bord,
pare-chocs, réservoirs, pneumatiques,
ailes et intérieur d’avion, etc.
Bateau de plaisance 17
18
Développement d’un nouveau matériau composite à partir des fibres de bois et de
thermoplastique avec des partenaires de l’Université du Québec à Trois-Rivières. Ce
matériau a sensiblement la même rigidité que le nylon (qui coûte environ 4 fois plus
cher). Il a ensuite été utilisé pour fabriquer pour la première fois une roue dentée
(d’engrenage) pouvant servir dans le domaine de la transmission mécanique.
Quelques résultats: contributions et propriété intellectuelle
Fig. Sciures de bois Fig. Granules de HDPE Fig. Engrenage (biocomposites)
Roue dentée (d’engrenage)
Référence: Brevet soumis conjointement entre UQTR et Erchiqui (2015)
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Fig. Pièce simple en PET-Chanvre Fig. Fibres de PET Fig. fibres de chanvres
Fig. Sciures de bois Fig. Granules de HDPE Fig. Pièce simple en HDP-bois
Quelques résultats: contributions et propriétés intellectuelles
Fig. Pale de rotor en bio-composites Fig. Fibres de PET Fig. fibres de chanvres
Fig. Sciures de bois Fig. Granules de HDPE Fig. Pale de rotor en bio-composites
Quelques résultats: contributions et propriétés intellectuelles
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Fig. Sciures de bois Fig. Granules de HDPE Fig. Base d’un bateau de plaisance en
bio-composites
Quelques résultats: contributions et propriétés intellectuelles
Base d’un bateau de plaisance
22
Conseil de Recherches en Sciences Naturelles et Génie du Canada (CRSNG)
Programme de découverte individuelle : 2006-2011, 2012-2016, 2016-2021
Programme Engage-CRSNG: 2014, 2015
Fonds Québécois de la Recherche sur la Nature et les Technologies (FQRNT), équipe: 2009-2012
Ministère de l’éducation, de la formation des cadres et de la recherche scientifique du Maroc
(équipe): 2014
Fondation Canadienne de l’innovation (Laboratoire Biomatériaux/UQAT): 2007-2008
CRSNG-FQRNT/bourses doctorales de recherche en milieu pratique « BMP Innovation »
2 avec le Centre technologique de la valorisation des résidus industriels (CTRI) (2010-2014)
1 avec le Centre de technologie minérale et de plasturgie (2015-2018)
AUF-Agence universitaire francophone (2007)
Fonds internes UQAT (FIR, FUQAT, Fonds spéciaux)
Appuis: Financement de la recherche (2007-2015)
Réalisations scientifiques: contributions et propriétés intellectuelles
Contributions scientifiques : plus de 225 réalisations (articles de revues arbitrés, conférences internationales et nationales, chapitres de livres, etc.)
Trois brevets d’invention (dont 2 sont soumis);
Co-organisateur de conférences et colloques (2012, 2013, 2014) (valorisation des résidus végétaux);
Professeur/expert invité: France, Maroc, Québec (valorisation des résidus végétaux);
Conférencier invité (USA, Thaïlande, Chine, France, Maroc, Algérie, Tunisie, Québec)
Président et vice-président de congrès et conférences (USA, Afrique du Sud, France, Maroc)
F. Erchiqui, Ph.d
Professeur Titulaire, Université du Québec Responsable: Laboratoire de bioplasturgie et nanotechnologie
Coresponsable: Laboratoire des biomatériaux
Vers la valorisation des résidus de bauxite séchée
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Vers la valorisation des résidus de bauxite
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Récupération des résidus par filtre presse
Bauxite
Cycle bayer
Extraction Alumine par
procédé Bayer Bauxaline (résidus solides: 100% déshydratés)
Résidus de Bauxite Alumine La composition des résidus de bauxite peut varier en fonction de la provenance de la bauxite utilisée
Domaines actuels de la valorisation des boues rouges
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Matières Premières-Secondaires Tuiles / Briques Argiles Expansées (bétons allégés, blocs de construction isolants) Géo-polymères Etc.
Dépollution des eaux et sols Drainages Miniers Acides et effluents industriels acides Traitement des sols pollués (métaux: tels que plomb, arsenic, cadmium, zinc, cuivre) Etc.
Référence : Laurent POIZAT, Valorisation des résidus de bauxite, AFOCO-17 juin 2015,
Marseille (www.alteo-alumina.com)
Concurrence: Europe, Japon et Chine
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Solutions recherchées par Alteo:
Des applications à fort volume (sous couches routières,
remplissage de cavités, etc.)
Peu d’intérêt économique pour des utilisateurs potentiels
La Bauxaline (Alteo) (100% déshydratés, 0% rejetés en mer) :
Terre rouge très fine au pH basique
Constituants : oxydes de fer, titane et alumine
Non dangereux, non irritant
Réussite technique (chantiers pilotes)
Référence : Laurent POIZAT, Valorisation des résidus de bauxite, AFOCO-17 juin 2015,
Marseille (www.alteo-alumina.com)
Domaines visés par la valorisation de la Bauxaline
Ma vision quant à la valorisation des résidus de bauxite
Objectif: Valoriser les résidus de bauxite séchée, déchets de plastique et/ou de déchets de bois (sciures de bois, fibres végétales sous-utilisées) dans un matériau original pour le domaine de la construction.
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Déchets de plastiques Boue rouge séchée Sciures du bois
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Vers la valorisation des résidus de bauxite
Remarque: 8,8 millions de tonnes de plastique dans les océans chaque année (http://ici.radio-canada.ca/)
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Dalles d’autoroutes pour = 50 km
Exemples potentiels d’application
80 mètre
30 mètre
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Nombre de hangars industriels (2000 m2)= 125
80 mètre
30 mètre
Exemples potentiels d’application
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Nombre de dalles d’aménagements (1m x 1m x 0.2m)= 250 000
80 mètre
30 mètre
Exemples potentiels d’application
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Chemin de vélos: 125 km
80 mètre
30 mètre
Exemples potentiels d’application
Stratégie pour la valorisation de la bauxite
Viser des marchés à grand volume d’usage
S’orienter vers un modèle d’économie circulaire
Investir dans le R&D en partenariat citoyen (experts, industriels et milieu) pour le
développement de produits à haute valeur d’usage.
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Université
Mu
nic
ipa
lité
Ind
ustrie
Aménagement futur.
Aménagement, etc.
Encourager l’utilisation
(Plates formes industrielles)
Aménagement
urbain
Stratégie: Consortium régional sur la valorisation de la bauxite
Usine de production locale
Échelle pré-production
Création d’un laboratoire régional (en aval du CURAL)
Objectif
Contribuer à la valorisation des résidus industriels dans la fabrication de nouveaux produits à
haute valeur ajoutée par:
i) Un programme de recherche axé sur la valorisation;
ii) La formation d’une main-d’œuvre régionale qualifiée;
iii) Le transfert de cette main-d’œuvre (savoir et du savoir-faire) vers l’industrie régionale.
Stratégies: Laboratoire de recherche
Vision
Que la région devienne un chef de file dans la recherche, l’innovation et le transfert
technologique grâce à la conception et à la fabrication de produits à base de résidus
industriels solides « socialement acceptables ».
Stratégies: Laboratoire de recherche
Avantage : Positionner la région dans un développement écoresponsable et créateur d’emplois
Sources de financement possibles:
1. Organismes fédéraux (CRSNG; FCI; Chaire de recherche du Canada, etc.)
2. Organismes Provinciaux (FQRNT; MDEIE; MRNF; MEQ, etc.)
3. Organismes Locaux ( CLD, SADC; MRC; Ville; Fondation universitaire, Banques, etc.)
4. Industrie (Rio Tinto; Produit forestier résolu; etc.)
Stratégie : Démarche et échéancier
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• Opportunité et montage du projet
• Étude de faisabilité à l’échelle laboratoire (R&D) Choix des cibles d’applications (construction et bâtiment)
Pré-production et démonstration de la faisabilité
Choix du site (usine de production) et autorisation Projet usine/équipement
• Développement du procédé de fabrication
2016
2018
2020
2021
20??
Défis
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Appui d’un partenaire industriel (Rio Tinto)
Financement de la recherche (Sources diverses incluant municipalité)
Recrutement d’étudiants et de personnels de qualité (Université)
Maintien des activités de recherche de qualité (Université)
Publicité et visibilité (Colloque annuel, rayonnement, etc.)
Je vous remercie d’avoir écouté cette présentation.
Remerciements
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Université Milieu Industrie
Erchiqui Fouad: [email protected] 41