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205 - De bois mal aimé à produits à haute valeur ajoutée

Le mercredi 9 mai 2018

La biomasse forestière est constituée d’arbres et de parties d’arbres sans preneur, de résidus de transformation du bois et de produits du bois postconsommation, qui ne trouvent pas d’autre utilisation. Cette biomasse mal aimée est toutefois reconnue par le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) comme l’un des outils majeurs de lutte aux changements climatiques; elle peut en effet fournir de l’énergie et des bioproduits en remplacement de ceux issus des carburants fossiles ou de procédés industriels polluants. Des simples copeaux ou granules pour le chauffage, au combustible d’avion, aux panneaux de particules pour fabriquer des meubles et aux bioproduits pharmaceutiques hautement innovants, la biomasse forestière regorge de possibilités de développement pour qui sait y regarder de plus près. Par contre, la mise en marché prend souvent l’allure d’une course à obstacles, et la rentabilité n’est pas toujours au rendez-vous dans un contexte d’abondance de carburants fossiles à faible coût. Néanmoins, des chercheurs de partout au Québec travaillent à développer des voies de valorisation de la biomasse forestière. Ce colloque permettra de présenter quelques-unes de ces utilisations prometteuses.

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Remerciements

Ce colloque est organisé par le Centre de recherche sur les matériaux renouvelables (CRMR); le CRMR remercie ses nombreux partenaires institutionnels et industriels.

Colloque
Section 200 - Sciences naturelles, mathématiques et génie
Responsables
CRMR- Université Laval
Alexis Achim
Université Laval
Université Laval
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Avant-midi
08 h 30 à 12 h 00
Communications orales
Session 1
Présidence/Animation : Evelyne THIFFAULT (CRMR- Université Laval )
Batiment : UQAC
Local : P1-6340
08 h 30
Mot de bienvenue
08 h 45
De la forêt des mal-aimés aux produits et matériaux biosourcés 1
Simon Barnabé (UQTR - Université du Québec à Trois-Rivières)
09 h 00
De la forêt des mal-aimés aux produits et matériaux biosourcés 2
Mario Parenteau (Cégep de Trois-Rivières)
09 h 15
La production d’extraits pourrait-elle contribuer au renforcement de l'industrie forestière?
Mariana Hassegawa (Université Laval), Nancy Gélinas (CRMR, Université Laval), Daniel Beaudoin (FORAC, Université Laval), Alexis Achim, (CRMR, Université Laval)

En raison de la grande quantité de feuillus de faible qualité récoltée lors des coupes de jardinage, l'industrie forestière a fait face à une baisse de ses marges de profit. Une piste de solution à ce problème de rentabilité serait d’ajouter de la valeur aux coproduits du sciage par la valorisation d'extraits tels que la bétuline. L'objectif de ce travail était d'estimer dans quelle mesure l'inclusion de la bétuline dans l’éventail de produits d’une scierie pourrait augmenter la rentabilité de la chaîne de valeur des bois feuillus. La rentabilité d'une coupe de jardinage a été évaluée du point de vue de la scierie, et a été suivie de l'évaluation du gain financier potentiel lié à la production de la bétuline. Finalement, le potentiel d'inclusion de la bétuline dans la chaîne de valeur a été évalué. Les résultats ont montré que la rentabilité des coupes de jardinage était très faible dans certains peuplements forestiers. L'analyse de sensibilité a démontré que, parmi certains coûts et revenus, le profit était plus sensible aux variations de la valeur des coproduits et résidus. Si une fraction des volumes générés était utilisée pour l’extraction de la bétuline, il permettrait de générer suffisamment de revenus pour compenser les coûts totaux. Toutefois, une contrainte majeure pour cette intégration serait la petite taille du marché actuel de la bétuline.

Résumé
09 h 35
Valorisation de la lignine: modifications chimiques, fabrication d'une mousse de lignine et incorporation dans les résines thermodurcissables.
Amadou Diop (UQTR - Université du Québec à Trois-Rivières)
09 h 55
Pause
10 h 25
Un potentiel encore inexploité: la bioéconomie forestière au Québec
Serge Harvey (Forêt modèle du Lac-Saint-Jean)

Le Québec possède un des plus grands parterres forestiers au monde, et s'avère par conséquent un des plus grands générateurs de biomasse forestière.  Cette richesse est toutefois très sous-exploitée, malgré son potentiel de mise en valeur extrêmement diversifié.  Tant les impacts prévus des changements climatiques que l'évolution mondiale vers une économie verte nous offrent pourtant une opportunité incomparable d'assumer un leadership en ce domaine.  La présentation fera un rapide survol des enjeux, défis et opportunités en bioéconomie forestière et proposera des pistes de mise en place d'une initiative structurante.

Résumé
10 h 55
Les impacts climatiques du carbone biogénique : regard critique sur les méthodes d’évaluation courantes
Charles BRETON (Université Laval), Pierre Blanchet (CRMR, Université Laval), Robert Beauregard (CRMR, Université Laval), Wen-Shao Chang (University of Sheffield)

La contribution au développement durable est un argument important de mise en marché pour l’ensemble des produits du bois. Par la séquestration, le stockage et l’effet de substitution liés au carbone biogénique (Cbio), les produits du bois provenant d’un aménagement forestier durable présentent un grand potentiel de lutte aux changements climatiques.
Cependant, les méthodes d’évaluation d’impacts courantes en analyse du cycle de vie (ACV) ne permettent pas de considérer ces avantages du Cbio. Leur utilisation comme outil d’aide à la décision pourraient mener à la mise en place de solutions défavorables, inefficaces, voire contreproductives. La modélisation du Cbio est donc un enjeu critique pour mieux comprendre et encadrer le rôle du secteur forestier dans la lutte aux changements climatiques.
Une méthode d’évaluation d’impacts permettant de considérer les avantages liés au carbone biogénique sera présentée. Son application à l’étude des impacts d’un bâtiment en bois sera couverte en détail, et les résultats seront comparés à ceux obtenus par une approche traditionnelle.
Les résultats du projet permettront de déterminer plus précisément les avantages liés au carbone biogénique. Cela contribuera à établir le matériau bois comme référence en termes de développement durable, et à accroître les parts des industries du bois et de la forêt dans ce marché en croissance.

Résumé
11 h 15
À venir
Evelyne THIFFAULT (CRMR- Université Laval )
11 h 35
Discussion
Dîner
12 h 00 à 13 h 30
Dîner
Dîner
Batiment : UQAC
Local : Dîner libre
Après-midi
13 h 30 à 16 h 30
Communications orales
Session 2
Présidence/Animation : Alain Cloutier (Université Laval)
Batiment : UQAC
Local : P1-6340
13 h 30
Les panneaux composites à base de bois : Voie d’avenir pour la valorisation de la biomasse forestière
Alain Cloutier (Université Laval)
14 h 00
Murs radiants à base de panneaux composites hybrides bois et matériel inorganique
Viet Anh Vu (Université Laval), Alain Cloutier (CRMR, Université Laval), Benoît Bissonnette (Université Laval), Pierre Blanchet (CRMR, Université Laval)

L’utilisation de revêtements muraux à forte inertie thermique peut permettre de réduire les écarts entre la température diurne et nocturne dans les bâtiments. De plus, la cendre de bois est un résidu de la combustion du bois. Avec sa bonne capacité thermique, on peut la considérer comme matériau pour fabriquer un mur radiant, pour capter la chaleur le jour et la diffuser la nuit. Le projet développe un nouveau panneau composite bois-matériaux inorganiques (cendre de bois, ciment Portland) ayant une grande inertie thermique à partir de biomasse forestière : la cendre de bois et les particules de bois d’épinette blanche issues de résidus de scierie afin de remplacer les panneaux de gypse traditionnels. Des panneaux avec des proportions différentes de composants sont étudiés : bois/ciment/cendre/eau. Leurs propriétés mécaniques, thermiques et d’absorption d’eau ont été caractérisées afin de trouver une meilleure formulation. En comparant avec un panneau de gypse, remplacer 30% de ciment par de la cendre permet une meilleure résistance mécanique (+3% MOR, +14% MOE et +89% de résistance à l’arrachement de vis) et à l’eau (-24% absorption d’eau, -80% gonflement à cause d’eau), de meilleures propriétés thermiques (+26% de capacité thermique massique, -69% de conductivité thermique). Le nouveau matériau est alors acceptable pour un mur radiant.
 

Résumé
14 h 20
Caractérisation des extractibles provenant des résidus de sciage du Peuplier faux-tremble (Populus tremuloides) et évaluation de leur activité antimicrobienne
Annabelle St-Pierre (UQTR - Université du Québec à Trois-Rivières), Dorian Blondeau (UQTR), André Lajeunesse (UQTR), Julien Bley (Innofibre), Nathalie BOURDEAU (Innofibre), Isabel Desgagné-Penix (UQTR)

Actuellement au Québec, les industries forestières se trouvent en situation précaire et tentent d’offrir une valeur ajoutée à leurs résidus de sciage. Les possibilités pour revaloriser cette biomasse sont multiples, allant de la production de bioénergie à l’extraction de métabolites secondaires bioactifs. Des études antérieures sur le peuplier faux-tremble ont démontré qu’il possède un nombre important de métabolites actifs, dont majoritairement des polyphénols. Ainsi, les travaux présentés visent plus précisément l’étude du potentiel antimicrobien des extractibles de cette essence. Pour atteindre cet objectif, les résidus de sciage ont été extraits selon différentes conditions pour optimiser les rendements. Des tests colorimétriques ont été effectués afin de quantifier les polyphénols, les flavonoïdes et les tannins présents par spectrométrie UV-VIS. L’activité antimicrobienne des extraits a été déterminée par la méthode de microdilution en bouillon sur différents microorganismes tels que des bactéries, levures et champignons. Finalement, l’identification des métabolites a été effectuée par chromatographie liquide ultra-performante couplée à un spectromètre de masse. L’identification de métabolites antimicrobiens dans le peuplier pourrait, à plus long terme, revaloriser le marché forestier québécois par l’implantation d’un procédé d’extraction à l’échelle industrielle et devenir profitable pour les marchés pharmaceutiques, alimentaires, sanitaires et cosméceutiques.

Résumé
14 h 40
Quantification des bois sans preneurs : un potentiel pour la bioénergie
Claude Durocher (Université Laval), Evelyne Thiffault (CRMR, Université Laval), Alexis Achim (CRMR, Université Laval), Dave Auty (Northern Arizona University)

La possibilité forestière représente la limite biophysique de récolte de bois. Les niveaux actuels de récolte au Québec ne représentent en moyenne que 55% de la possibilité forestière. Cela peut entraîner une dégradation des ressources forestières si les peuplements de meilleure qualité sont toujours récoltés en priorité. L'utilisation d'arbres moins désirés pourrait être faite par une industrie émergente, telle la bioénergie, et ainsi faciliter l’application des pratiques sylvicoles et rentabiliser la chaîne de valeur du bois. Le but de cette étude était d'identifier les facteurs biophysiques et industrielles affectant le ratio de récolte de la possibilité forestière dans les 74 unités d’aménagement du Québec. Le ratio de récolte était particulièrement faible pour les espèces de feuillus pour la période 2008-2013, avec des ratios de récolte de peupliers, de bouleaux et d'érables compris entre 19 et 38%. La structure industrielle est déterminante pour le ratio de récolte de ces espèces, particulièrement la distance à l’usine de pâte et papier ou panneaux. Pour les résineux, la proportion de feuillus dans le couvert forestier est déterminante. Le développement de voies de transformation pour les feuillus de moindre qualité, par exemple la bioénergie, augmenterait le ratio de récolte et la rentabilité tout au long de la chaîne de valeur, et pourrait mener vers une meilleure gestion des forêts.

Résumé
15 h 00
Mieux comprendre la mise en oeuvre de la gestion intégrée des ressources et du territoire au Québec
Anne Bernard (Université Laval), Nancy Gélinas (CRMR, Université Laval)

La Loi sur l’aménagement durable du territoire forestier, en vigueur depuis 2013, stipule que l’aménagement du territoire forestier doit se faire en utilisant une approche de gestion intégrée des ressources et du territoire (GIRT). Cela dit, il y a maintenant près de 40 ans que ce concept est discuté et les exemples concrets de sa mise en oeuvre restent encore discrets. De plus, la Stratégie d’aménagement durable du territoire forestier (SADF) vise à mettre en valeur l’ensemble des ressources du territoire forestier. Dans une perspective où nous voulons mieux comprendre la valeur économique du territoire tout en intégrant les différentes utilisations, il devient donc capital de se questionner sur la mise en oeuvre du concept de GIRT dans le contexte québécois. Pour ce faire, des entrevues semi-dirigées auprès des principaux intervenants impliqués au déploiement de la GIRT ont été faites, et ce, dans six régions administratives du Québec. Les résultats de cette recherche permettent de faire un état des lieux sur la GIRT dans le but de proposer des solutions au ministère de la Forêt, de la Faune et des Parcs afin d’optimiser l’utilisation des différentes ressources sur le territoire pour maximiser la valeur économique issue des forêts du Québec.

Résumé
15 h 20
Discussion