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TECHNOLOGIES VERTES

Procédé d’extraction de la lignine de haute pureté

Grâce à leurs propriétés mécaniques exceptionnelles telles que la très grande résistance à la traction et le haut module d’élasticité, les fibres de carbone sont des matériaux très en demande pour de multiples applications. D’une manière générale, les fibres de carbone commercialisées à ce jour sont issues de procédés de carbonisation basés sur des précurseurs comme le polyacrylonitrile (PAN), un dérivé du pétrole. Bien que l’utilisation du PAN génère des sous-produits toxiques tels que le cyanure d’hydrogène (HCN) et que leur coût soit élevé, les fibres de carbone demeurent des produits hautement attractifs et à forte valeur ajoutée. Aussi, avec la déplétion des ressources pétrolifères et les défis liés aux changements climatiques, nous assistons de plus en plus à un regain d’intérêt pour le développement de produits issus de produits forestiers.

Avec un contenu riche en carbone, la lignine apparaît comme une alternative au PAN dans la production des fibres de carbone. Bien que la plupart de lignines disponibles proviennent essentiellement de l’industrie papetière, il est à noter que les faibles niveaux de pureté de ces lignines nuisent à leur potentiel d’utilisation pour l’obtention de fibres de carbone ayant d’excellentes propriétés mécaniques. En effet, produire des fibres de carbone nécessite l’utilisation d’une lignine avec un degré de pureté élevé.

À ce titre, l’équipe de la professeure Tatjana Stevanovic a conçu et développé un procédé innovant pour l’extraction de la lignine du peuplier faux-tremble pour ensuite l’utiliser comme précurseur dans la fabrication de fibres de carbone. D’un point de vue commercial, la lignine est connue depuis longtemps, elle est produite à grande échelle par l’industrie des pâtes et papiers, mais elle est très peu récupérée. En effet, la plus grande partie de cette lignine se trouve dans les liqueurs noires, lesquelles sont simplement brûlées pour leur contenu calorifique. Les propriétés supérieures de la lignine produite par le procédé des inventeurs procurent à cette dernière un potentiel concurrentiel pour produire des fibres de carbone de haute pureté.

Lignine

Avantages

Le procédé de bioraffinage de la biomasse permet l’extraction de la lignine organosolv par un procédé catalytique peu coûteux et plus rapide. L’organosolv est une technique qui utilise un solvant organique pour solubiliser la lignine. Cette dernière permet de faire un filage à chaud pour produire les fibres; cela évite l’utilisation de solvants organiques, et les coûts de récupération qui en découlent, comme il est nécessaire de faire avec le PAN. Le procédé de fabrication est donc plus économique et moins nuisible pour l’environnement. De plus, la vitesse de production de la fibre est actuellement ralentie par une étape essentielle d’oxydation de la fibre, le procédé de l’extraction de la lignine développé permet de raccourcir cette étape, ce qui diminue également les coûts.

Ce nouveau procédé d’extraction de la lignine de haute pureté est destiné pour la fabrication de la fibre de carbone. Une des applications potentielles est dans le marché automobile pour la réduction du poids des véhicules par l’utilisation de panneaux de polymères renforcés avec des fibres de carbone. De plus, les marchés de l’éolien (turbines) et l’aviation sont d’autres secteurs qui pourraient bénéficier de cette nouvelle technologie.

Applications

Ce nouveau procédé d’extraction de la lignine de haute pureté est destiné pour la fabrication de la fibre de carbone. Une des applications potentielles est dans le marché automobile pour la réduction du poids des véhicules par l’utilisation de panneaux de polymères renforcés avec des fibres de carbone. De plus, les marchés de l’éolien (turbines) et l’aviation sont d’autres secteurs qui pourraient bénéficier de cette nouvelle technologie.