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Projets conjoints

Les membres d'IDTEQ collaborent aussi depuis plusieurs années dans le cadre de projets de développement technologique. Voici quelques exemples de ces projets conjoints.

 

pilotage en temps réel de l’écorcage

L'opération d'écorçage des billes est une source non négligeable de perte de fibre et de réduction de la valeur des sciages. Une écorceuse mal ajustée ou mal entretenue peut non seulement occasionner des bris de billes, mais aussi engendrer une réduction du diamètre à divers endroits sur la bille. Ces réductions du diamètre réduisent entre autres le volume de bois rond disponible avant le sciage. La bonne fibre arrachée est mélangée aux écorces ayant une valeur marchande négligeable. Aussi l'écorce résiduelle à la surface des billes se retrouve dans les copeaux et en réduit la valeur.

Le CRIQ travaille à mettre au point un système de pilotage pour les écorceuses à anneaux qui permet à la fois de contrôler la qualité d’écorçage et d’en optimiser la qualité en contrôlant en temps réel les principaux paramètres d’opération tels que la pression des couteaux, la vitesse de rotation de l’anneau et la vitesse d’alimentation des billes dans l'écorceuse. FPInnovations réalise les travaux permettant de connaître précisément les pertes de revenus engendrées par une écorceuse dans des conditions normales d’opération, et déterminer les bénéfices attribuables au système de pilotage de l’écorçage dans des conditions réelles.Ce projet fait appel aux expertises de FPInnovations en procédés d'écorçage et de débitage ainsi que celles du CRIQ en vision numérique appliquée, en modélisation et en intelligence artificielle ainsi qu'en conception de machine industrielle.

 

AQUA PLANCHER

Pour les usines de fabrication de bois de plancher, le taux d’humidité joue pour beaucoup dans l’abaissement ou l’augmentation de la productivité. Il y a une limite supérieure permise pour les planches séchées et une fois que cette planche se situe hors de cette zone d’acceptation elles sont déclassées en grade second.

Plusieurs facteurs viennent déranger la précision des senseurs qui déterminent la mesure de l’humidité. C’est dans ce contexte que le CRIQ et FPInnovations ont uni leurs efforts dans un projet en partenariat pour démontrer que l’équipement générique multi senseurs a la capacité de fournir toutes les données nécessaires servant au calcul de la teneur en humidité. La maîtrise de la technologie des multi senseurs, l’optimisation de procédés, le génie industriel et la vision spectrale du CRIQ, ainsi que l’expertise de FPInnovations dans les procédés de séchage et les procédés de fabrication de bois de plancher permettent aujourd’hui d’améliorer la productivité des usines de fabrication des planches de bois franc.

 

PYROLYSE DE LISIER DE PORC

Le CRIQ et IRDA ont proposé aux fermiers ayant un excédant de lisier de porcs une solution de réduction de phosphore dans leurs terres agricoles. Grâce à la spécialisation du CRIQ (en design et mise à l’échelle de procédés ainsi qu’en valorisation de la biomasse) et l’expertise d’IRDA dans le secteur de l’agroenvironnement  et des bioénergies (conception du réacteur, contrôle et montage de procédés), ils  ont pu valoriser ce type de résidus par  conversion thermochimique (pyrolyse) qui consiste à transformer le lisier de porc en biohuile, biocharbon et autres produits à haute valeur ajoutée.

Ce projet avait pour objectif de développer un procédé de conversion de la fraction solide du lisier de porcs en combustibles liquides, solides et gazeux qui répond aux besoins des fermiers. Les membres de l’équipe de recherche impliqués dans le projet ont démontré la faisabilité technique de ce système de transformation et ont même optimisé les paramètres opératoires du procédé afin d’obtenir le rendement en biohuile le plus élevé possible. En plus, de cette optimisation, plusieurs méthodes d’analyse ont été modifiées pour adapter ces paramètres aux caractères spécifiques des produits de la pyrolyse, et ce, afin d’atteindre une fiabilité acceptable dans les mesures.   

 

BIOSÉQUESTRATION ET VALORISATION ÉNERGÉTIQUE DU CO2 PAR MICROALGUES

Afin de réduire les émissions industrielles des gaz à effet de serre (GES) des grands générateurs de CO2 du secteur industriel au Québec, le CRIQ et l’Institut national d’optique (INO) ont démarré la première phase d’un projet majeur. L’objectif général de ce projet est de développer un procédé de bioséquestration du CO2 industriel par microalgues adaptées au contexte climatique québécois. 

Ce projet d’envergure consiste à capter les rejets de CO2 des usines avant que ceux-ci n’aient pollué l’atmosphère en les canalisant dès leur sortie des cheminées. Cette transformation permet, grâce à l’expertise du CRIQ en mise à l’échelle de procédés et en valorisation de la biomasse, d’obtenir des produits à valeur ajoutée, dont des carburants propres. L’expertise en optique maîtrisée par l’INO permet d’optimiser l’utilisation de l’éclairage naturel afin de réduire la surface des bassins de croissance et augmenter le rendement et la rentabilité de l’opération. La mise au point du procédé industriel complet comporte quatre phases de développement qui permettront de valider aussi bien la faisabilité technique qu’économique de ce projet.  

 

PORCHERIE VERTE

Le projet de la porcherie verte visait à établir les meilleures pratiques et technologies disponibles pour la conception d’un bâtiment porcin durable adapté au contexte québécois d’élevage et permettant des gains sur les plans économique, environnemental et social.  Basé sur les expertises respectives du CRIQ et de l’IRDA combiné à une approche particulière de dépouillement de l’information, un projet conjoint a été mis en oeuvre afin d’étudier les différents modèles d’unités de production les plus prometteurs.

Pour s’adapter à cette industrie grandissante de production porcine, le partenariat entre le CRIQ  et l’IRDA a permis d’établir des critères de recherche bibliographique pour la réalisation d’une revue littérature critique portant sur les systèmes de bâtiment porcin vert , de faire un survol des normes de certification existante, de réaliser  un inventaires des technologies existantes et d’élaborer un outil de classification et d’évaluation de ces technologies. Il a fait appel à  l’expertise du CRIQ concernant les matériaux, le traitement des déjections et l’efficacité énergétique ainsi que l’expertise de l’IRDA en ingénierie, en contrôle des émissions atmosphériques ainsi qu’alimentation et bien-être animal.

Optimisation et fabrication industrielle d’un paillis de papier recyclé  

L’utilisation de paillis dans les productions horticoles constitue une pratique largement répandue dans le monde agricole. Cette pratique grandissante permet d’améliorer de façon significative les rendements, les conditions et la qualité des cultures. En 2007, la superficie de terres, couverte principalement de paillis de polyéthylène non biodégradable, se chiffrait à près de 14 millions d’hectares à travers le monde. Toutefois, l’utilisation de paillis de plastiques pose un certain nombre de problèmes environnementaux puisque ces pellicules plastiques trop souillées pour être récupérées se retrouvent à l’enfouissement. 

L’idée du projet a émergé lors de l’évènement Québec en mode solutions, tenu en décembre 2010 et initié par IDTEQ. L’IRDA et FPInnovations ont alors uni leurs expertises à celle de Kruger afin de développer un projet porteur visant à fournir au secteur agricole un paillis performant à base de papier recyclé et offrant au secteur des pâtes et papiers de nouveaux débouchés pour les produits de la cellulose. 

Un premier projet a donc vu le jour en 2011. Les conclusions encourageantes ont mené à une seconde phase de recherche et d’expérimentation en conditions réelles. Celle-ci met en collaboration l’IRDA, FPInnovations, les papetières Kruger, Tembec et Produits forestiers Résolus. Ce projet met à contribution les expertises de l’IRDA en production horticole, gestion environnementale et en développement de produits ainsi que celles de FPInnovations en fabrication de papier.

Développement de polymères nanocomposites

L'utilisation de polymères d'origine naturelle pour la fabrication de films d'emballage, d'enrobages comestibles pour des applications alimentaires et de matrices pour l'encapsulation de composés actifs connaît un intérêt grandissant depuis plusieurs années. Les biopolymères sont d'excellent véhicules pour l'incorporation d'une grande variété d'agents bioactifs : antimicrobiens, colorants, et de nutriments (ex : vitamines, oméga-3, polyphénols). En raison de leur versatilité chimique (fonctions chimiques non-monotones), de leurs applications variées, de leur caractère biodégradable et biocompatible, d'un faible coût et de leur facilité à être transformés par des procédés physico-chimiques, les matrices polymériques à base de protéines, de polysaccharides et de lipides constituent un atout majeur pour le développement de nouveaux matériaux fonctionnels. Ce nouveau concept d'emballages bioactifs ou intelligents consiste à immobiliser des composés actifs dans la matrice polymérique de films ou de capsules afin d'optimiser leur stabilité et de contrôler leur libération au contact d'un aliment ou de protéger la molécule jusqu'à son site d'absorption après ingestion. Cependant, en raison de leurs faibles propriétés mécaniques et de leurs propriétés barrières parfois insuffisantes, ces matériaux ne peuvent être utilisés que pour des applications limitées. Nous croyons que la préparation d'émulsions pour la formation de complexes avec des composés bioactifs et l'incorporation de fibres de nanocellulose dans des formulations de polymères permettrait d'augmenter les propriétés physico-chimiques des films d'emballages et d'assurer une protection et une libération contrôlée de composés bioactifs qui y sont immobilisés. Les objectifs de ce projet en partenariat entre l’INRS et FP Innovations sont: 1- Optimiser les conditions de fabrication des formulations afin d'assurer une stabilisation et une libération contrôlée de composés bioactifs; 2- Vérifier l'ajout de nanocellulose sur les propriétés physico-chimiques des films et 3- Développer des films bioactifs (antimicrobiens et antioxydants) pour des applications alimentaire.

 

Traitement des polluants organiques persistant


Il s'agit donc d'une opportunité où l’INRS et le CRIQ visent l'exploitation du potentiel extraordinaire d'une technologie hybride de biotraitement à membrane pour apporter une solution efficace aux traitements des eaux résiduaires contaminées par des POPs ou toxiques pour lesquels il n'y a pas encore de solutions établies. Ces travaux de recherche visent trois objectifs principaux : 1) Le premier vise, sur une base de technologie Bio-UF développée pour un produit spécifique (biphénol-A), à étudier le comportement épuratoire et opérationnel pour une gamme élargie de composés persistants (di-(2-éthylhexyl)-phtalate et naphtalène) pouvant se retrouver dans un effluent réel prioritaire ciblé dans l'étude du marché; 2) Le second objectif est d'intégrer un aspect critique en lien avec la présence de composés réfractaires, soit l'impact écotoxicologique de l'effluent traité versus l'effluent non traité; 3) Le troisième objectif est de réaliser une étude de faisabilité technico-économique afin d'estimer les coûts préliminaires d'investissement et d'opération qui contribuera à établir les bases d'une entente avec un partenaire industriel. La réussite de ce projet permettra d'intéresser un ou plusieurs partenaires potentiels pour ouvrir de nouvelles opportunités dans le marché niche de l'assainissement des eaux résiduaires contaminées par des POPs.

 

Système aéroporté léger de télédétection hyperspectrale pour les applications environnementales


Depuis quelques années, la télédétection hyperspectrale jouit d'un intérêt grandissant en raison des avantages indéniables qu'elle offre en termes de richesse et de qualité de l'information par rapport à la télédétection multispectrale et ce, dans tous les domaines d'application. Pour anticiper la mise en service de la prochaine génération de capteurs hyperspectraux satellitaires et pour développer des applications pour lesquelles les moyens satellitaires ne sont pas adaptés, la télédétection hyperspectrale aéroportée devient un outil d'investigation et de développement incontournable. L’INRS et l’INO ont donc jumelé leurs expertises pour monter un système de télécommunication et un système informatique de traitement et de stockage des données hyperspectrales ainsi qu'un atelier de préparation et d'entreposage et cela, suite à l’obtention d’une subvention du Fonds des leaders John. R. Evans de la FCI et d’une contribution du MEIE. Le système sera aménagé dans les Laboratoires d'Innovation en Sciences et Technologies de l'Environnement (LISTE) de l'INRS et le SALTH (système aéroporté léger de télédétection hyperspectrale) sera développé par l'INO.

 

À notre connaissance, aucun groupe canadien n'exploite actuellement un système équivalent au SALTH. L'infrastructure proposée occupera ainsi une niche de recherche et développement, inexploitée actuellement. Ce système contribuera ainsi à renforcer la capacité de recherche en permettant d'explorer de nouvelles données inaccessibles autrement en termes de qualité (large gamme spectrale, meilleures résolutions spatiale et spectrale) de caractéristiques temporelles (déploiement fréquent et au bon moment) et caractéristiques spatiales (étendue modulable selon le besoin et zones inaccessibles). L'infrastructure proposée permettra d'entreprendre des travaux qui amélioreront le processus de planification et de gestion des ressources naturelles et ce, par l'accès à des données d'une meilleure qualité. Par ailleurs, les avancées escomptées des connaissances et les développements technologiques augmenteront la qualité de l'offre ainsi que l'ampleur de la demande pour les données et produits en télédétection