Utilisation des ultrasons dans la transformation de biomasse forestière en matériaux avancés

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La diminution importante de certains marchés papetiers de consommation rapide force l'industrie forestière canadienne à développer de nouvelles utilisations du bois maintenant disponible. Des voies préconisées, les domaines du bioraffinage et des matériaux composites biosourcés sont très porteurs. La programmation de recherche et la demande proposée y adhèrent fortement en ciblant la pyrolyse du bois ainsi que l'élaboration de composites avancés à base de nanocelluloses. Bien que plusieurs chercheurs soient aussi actifs à cette tâche, la recherche du candidat est centrée autour d'une originalité, l'utilisation des ultrasons. La propagation de cette oscillation mécanique acoustique (20 kHz à 10 MHz) dans un milieu liquide, souvent l'eau, provoque un phénomène majeur, la cavitation. L'implosion des bulles de cavitation à un effet d'attaque mécanique ou chimique (sonochimique) sur la matière exposée. Bien que cette application inédite d'ultrasons sur la biomasse forestière ait de multiples effets bénéfiques potentiels, cette dualité se doit d'être en tout temps considérée. En effet, se basant sur le succès de nos travaux antérieurs, il est indispensable de balayer un vaste spectre de fréquences avant de pouvoir définir l'effet réel des ultrasons. Fort des équipements déjà disponibles dans son laboratoire, le candidat propose dans cette demande de poursuivre l'exploration du potentiel d'application des ultrasons pour ainsi répondre à l'objectif général à long terme, soit de développer une plateforme de recherche se basant sur leur utilisation efficace. Au niveau des matériaux opaques à base de nanocelluloses, l'accent portera sur le développement d'un recouvrement antibactérien avec polypyrrole pour des objets de bois, métaux et plastiques. Les récents événements en lien avec la COVID-19 ont clairement démontré le besoin de ce type de recouvrement sur des objets courants (portes d'armoires, tables, etc.). Ce développement s'appuiera sur des travaux antérieurs de matériaux flexibles qui avaient aussi démontré un potentiel antioxydant, conducteur et protecteur aux gaz. Au niveau des matériaux transparents, fort de résultats antécédents positifs, la présente demande visera à continuer d'approfondir l'utilisation des nanocelluloses dans les vitrages de sécurité et/ou pare-balles. La résistance est très bonne, mais la qualité optique doit être améliorée. Finalement, la demande vise aussi à conclure les études ultrasoniques sur la biomasse forestière et/ou des produits issus de la pyrolyse. La préparation de biocharbons de propriétés supérieures utilisés pour l'adsorption de métaux lourds ainsi que des propriétés réjuvénatrices sur les huiles pyrolytiques seront étudiées. Par l'utilisation des ultrasons, l'industrie forestière canadienne pourrait devenir une actrice d'importance dans le développement de nouveaux matériaux opaques et transparents à base de nanocelluloses ainsi que dans une voie diversifiée de valorisation de sa biomasse.