Nouveaux matériaux à base des lignines organosolv de l'écorce pour finition du bois

Le développement de nouveaux matériaux délaissant les matières premières fossiles au profit de celles renouvelables est de plus en plus privilégié. Ces dernières qui ne perturbent pas l’approvisionnement de la chaîne alimentaire et qui permettent de valoriser des déchets ou des sous-produits industriels sont d’autant plus intéressants. La valorisation des résidus de l’industrie forestière se dessine comme une avenue très prometteuse puisqu’elle permet l’accès à une matière renouvelable locale.
Ce projet vise sur le développement de systèmes de finition basés sur les lignines organosolv acrylées et une réaction de chimie click, l’addition de Michael. Les lignines organosolv qui seront utilisées présentent plusieurs avantages majeurs (pureté élevée, faible indice de polydispersité, absence de soufre, couleur moins prononcée) par rapport aux lignines industrielles kraft et lignosulfates. Le choix de ces lignines permettra de proposer une utilisation novatrice de haute valeur ajoutée afin de valoriser un déchet de l’industrie forestière, à savoir l’écorce. Les lignines seront extraites de l’écorce d’érable à sucre par un procédé organosolv. La préextraction, une des parties du procédé organosolv, sera faite à l’eau/éthanol et à l’eau chaude seulement. Il sera ainsi possible de comparer l’effet du solvant sur la structure et le rendement des lignines recueillies. Ces dernières seront caractérisées par différentes méthodes spectroscopiques et analytiques afin d’évaluer leur structure, de même que leur pureté. Une fois caractérisées, les lignines seront modifiées afin d’y intégrer des groupements acrylates. Deux protocoles sont proposés pour le greffage, celui ayant mené au meilleur rendement de greffage sera conservé pour le reste du projet. L’efficacité du greffage sera évalué, notamment, par
spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier en temps réel (RT-FTIR) et spectroscopie RMN du phosphore. Une fois les groupements acrylates greffés, les lignines modifiées seront intégrées à un système acrylate-malonate. Les acrylates et malonates réagissent entre eux par le biais d’une addition 1,4 (réaction d’addition de Michael). Il s’agit d’une réaction de chimie click, lesquels sont des réactions dites de chimie verte. Différents acrylates biosourcés et malonates multifonctionnels seront utilisés afin de créer des systèmes polymères hautement réticulés, de propriétés optimales pour l’industrie des revêtements (température de transition vitreuse et densité de réticulation élevée) et possédant des cinétiques de réaction modulables en fonction de l’application visée.
Finalement, l’impact environnemental des systèmes polymères préparés sera étudié. Une analyse de cycle de vie du procédé d’extraction (incluant l’étape de pré-extraction), du greffage de fonctions acrylates et des systèmes polymères préparés sera réalisé. Ces données permettront de générer de l’information sur l’impact du procédé, ce qui permettra d’orienter les décisions dans les choix à faire dans le développement des systèmes polymères.
Ce projet permettra de développer une nouvelle application pour les lignines, et ce, à partir d’un rejet industriel présent en très grande quantité au Québec. Actuellement, les voies de valorisation disponibles sont de faible valeur ajoutée et elles ne contribuent pas au positionnement du Québec en tant que leader dans la valorisation de la biomasse. De plus, le développement se fera en connaissance des impacts environnementaux du procédé.