Nouvelles technologies durables pour la fabrication de la pâte à papier
Actuellement, le dépulpage du bois pour isoler les fibres de cellulose pour la production de papier utilise des technologies à forte intensité énergétique développées il y a plus d’un siècle et qui fonctionnent avec des produits chimiques fossiles. Un consensus généralisé privilégie l’adoption de processus plus écologiques qui nécessitent moins d’énergie, sont plus durables, mais qui, en même temps, conservent l’efficacité de la production de pâte de qualité supérieure. L’industrie papetière peut grandement contribuer à construire un monde plus efficace dans l’utilisation des ressources, soutenant les efforts mondiaux vers une bioéconomie à faible émission de carbone. Des partenaires du projet PROVIDES, financé par l’UE, ont élaboré une technologie innovante pour le bois et les matières premières lignocellulosiques agricoles. «Notre objectif est d’atteindre une réduction énergétique de 40 % et une réduction d’émission du CO2 de 80 % dans l’industrie papetière», explique Annita Westenbroek, coordinatrice du projet. Solvants eutectiques profonds (DES) La technologie de PROVIDES est fondée sur les solvants eutectiques profonds (DES), une nouvelle classe de solvants naturels. Les composants individuels des DES ont des points de fusion naturellement élevés, de plus de 100 °C, mais pendant le mélange, ils forment des liquides à faible volatilité à température ambiante. Découverts il y a 15 ans, les DES ont déjà été utilisés pour des applications électrochimiques. «Il y a seulement cinq ans, nous avons découvert que certains DES naturels montraient une solubilité de la lignine très élevée, ce qui indiquait qu’ils pouvaient être utilisés comme nouveaux solvants pour la production de pâte. Dans le cadre de notre projet, nous avons utilisés des DES à température et pression atmosphérique basses pour isoler la lignine du bois, afin d’obtenir des fibres pures de cellulose de qualité supérieure pour fabriquer du papier», continue Mme Westenbroek. Le projet PROVIDES a développé plus d’une centaine de DES. Quelques-uns ont montré une capacité unique à dissoudre et, par conséquent, à fractionner légèrement le bois. Les fibres de cellulose générées sont droites et bien formées, produisant un papier avec une bonne liaison interne et une excellente résistance à la traction. Les produits secondaires d’hémicellulose et de lignine peuvent être transmis pour leur valorisation approfondie. Une autre réussite significative du projet a été l’élaboration des premiers DES hydrophobiques, qui ont amélioré considérablement l’isolement des composants de la pâte aqueuse. Au-delà d’une technologie plus écologique «Les DES sont des solvants rentables, biodégradables, renouvelables et naturels qui n’ont jamais été utilisés dans l’industrie papetière ou dans aucune autre méthode de fractionnement de la biomasse jusque-là», souligne Mme Westenbroek. Sans aucun doute, la découverte des DES peut révolutionner potentiellement le processus de dépulpage, ouvrant le chemin à la production de pâte avec une quantité minimale d’énergie, d’émissions et de résidus. Par ailleurs, la mise en place de cette technologie radicale dans l’industrie du papier devrait augmenter la durabilité grâce à une utilisation efficace des ressources, des coûts et de l’énergie. En outre, les DES peuvent également être utilisés pour récupérer la cellulose à partir de déchets et dissoudre les encres et les polluants du papier pour les recycler. Cependant, il existe de nombreux obstacles technologiques qui doivent être surmontés afin de conduire cette technologie de laboratoire à l’étape suivante. Les activités en cours menées par le consortium PROVIDES visent à optimiser le processus de délignification et à améliorer la récupération et la réutilisation des DES. Actuellement, les chercheurs préparent une étude pilote pour tester les DES à une échelle plus élevée et pour valider les effets environnementaux et les bénéfices climatiques. L’impact environnemental des résultats de PROVIDES s’étend au-delà de l’industrie du papier, car la lignine pure peut remplacer les produits aromatiques fossiles dans le secteur chimique. En général, l’approche de PROVIDES a pour objectif de surpasser les processus classiques de fabrication de pâte en offrant des produits de qualité supérieure à un coût minimal et en consommant le moins d’énergie possible. Le but final, comme conclut Mme Westenbroek, est de «mettre sur le marché l’innovation technologique des DES d’ici 2030 afin de soutenir les objectifs climatiques de l’industrie papetière».
Mots‑clés
PROVIDES, dépulpage, émissions de dioxyde de carbone, solvants eutectiques profonds (DES)